Pulsar RX J0720.4-3125 zajel XMM-Newton. Kliknite za povečavo
Organ ESA v orbiti rentgenskega teleskopa, vesoljski observatorij XMM-Newton, je našel nevtronsko zvezdo, ki ni pod nadzorom. Splošna temperatura objekta se ne spreminja, temveč se lesketa in počasi prikaže opazovalce tu na Zemlji različna območja - kot vrtoglavi vrh. Ta opažanja bodo astronomom pomagala razumeti nekatere notranje procese, ki urejajo tovrstne predmete.
Mednarodna skupina astrofizikov je s pomočjo podatkov ESA-jevega rentgenskega observatorija XMM-Newton odkrila, da ena vrteča se nevtronska zvezda ne kaže, da bi znanstveniki pričakovali stabilno rotacijo. Ta rentgenska opazovanja obljubljajo, da bodo dala nov vpogled v toplotno evolucijo in končno notranjo strukturo nevtronskih zvezd.
Spinning nevtronske zvezde, znane tudi kot pulsarji, so na splošno znane kot visoko stabilni rotatorji. Zahvaljujoč svojim periodičnim signalom, ki jih oddajajo bodisi v radiu bodisi na valovni dolžini rentgenskih žarkov, lahko služijo kot zelo natančne astronomske „ure“.
Znanstveniki so ugotovili, da se je v zadnjih štirih letih in pol temperatura enega skrivnostnega predmeta, imenovanega RX J0720.4-3125, stalno dvigovala. Vendar zelo nedavna opažanja kažejo, da se je ta trend obrnil in temperatura se zdaj znižuje.
Po mnenju znanstvenikov ta učinek ni posledica resničnega spreminjanja temperature, temveč zaradi spreminjajoče se geometrije gledanja. RX J0720.4-3125 je najverjetneje 'predelan', to je, da se počasi spopada in zato sčasoma opazovalcem izpostavlja različna področja površine.
Nevtronske zvezde so ena od končnih točk evolucije zvezd. Z maso, ki je primerljiva z maso našega Sonca, je omejena na krog premera 20-40 km, je njihova gostota celo nekoliko večja kot pri atomskem jedru - milijardo ton na kubični centimeter. Kmalu po rojstvu v eksploziji supernove je njihova temperatura približno 1 000 000 stopinj Celzija in večina njihove toplotne emisije pade v rentgenskem pasu elektromagnetnega spektra. Mlade izolirane nevtronske zvezde se počasi ohlajajo in mineva milijon let, preden postanejo prehladne, da jih lahko opazimo na rentgenskih žarkih.
Znano je, da imajo nevtronske zvezde zelo močna magnetna polja, običajno nekaj trilijona krat močnejša od Zemlje. Magnetno polje je lahko tako močno, da vpliva na prenos toplote iz zvezdne notranjosti skozi skorjo, ki vodi do vročih točk okoli magnetnih polov na površini zvezde.
Prav emisija iz teh bolj vročih polarnih kapic prevladuje v rentgenskem spektru. Znanih je le nekaj izoliranih nevtronskih zvezd, iz katerih lahko neposredno opazujemo toplotno emisijo s površine zvezde. Eden od njih je RX J0720.4-3125, ki se vrti v obdobju približno osem sekund in pol. "Glede na dolgo časovno lestvico hlajenja je bilo zato zelo nepričakovano, da se njegov rentgenski spekter spreminja skozi nekaj let," je dejal Frank Haberl z Inštituta za nezemeljsko fiziko Max-Planck iz Garchinga (Nemčija), ki je vodil raziskavo skupina.
"Zelo malo je verjetno, da se globalna temperatura nevtronske zvezde tako hitro spremeni. Raje vidimo različna območja zvezdne površine v različnih obdobjih. To opazimo tudi med vrtenjem nevtronske zvezde, ko se vroče točke gibljejo zunaj naše vidne črte, in tako se njihov prispevek k skupnim emisijam spreminja, «je nadaljeval Haberl.
Podoben učinek na veliko daljšem časovnem merilu je mogoče opaziti, ko nevtronska zvezda predekcionira (podobno kot predenje). V tem primeru se os vrtenja giblje okoli stožca, kar vodi do počasne spremembe geometrije gledanja. Prosto precesijo lahko povzroči rahla deformacija zvezde iz popolne krogle, ki ima lahko izvor v zelo močnem magnetnem polju.
Med prvim XMM-Newtonovim opazovanjem RX J0720.4-3125 maja 2000 je bila opažena temperatura minimalna, hladnejša in večja pega pa je bila vidna. Po drugi strani je štiri leta pozneje (maja 2004) precesija v glavnem videla drugo, bolj vroče in manjše mesto, ki je opazilo povišanje temperature. To verjetno pojasnjuje opaženo nihanje temperatur in površin, ki jih oddajajo, ter njihovo korelacijo.
V svojem delu so Haberl in sodelavci razvili model za RX J0720.4-3125, ki lahko razloži številne posebnosti, ki so bile do zdaj izziv pojasniti. V tem modelu dolgotrajno spremembo temperature povzročajo različne frakcije dveh vročih polarnih pokrovčkov, ki se upoštevajo kot zvezda, ki predeluje v obdobju približno sedem do osem let.
Da bi tak model deloval, morata obe poljni regiji imeti različne temperature in velikosti, kot je bilo pred kratkim predlagano v primeru drugega člana istega razreda izoliranih nevtronskih zvezd.
Po mnenju ekipe je RX J0720.4-3125 verjetno najboljši primer za preučevanje precesije nevtronske zvezde z njeno rentgensko emisijo, ki je neposredno vidna s površine zvezd. Recesija je lahko močno orodje za sondiranje notranjosti nevtronskih zvezd in spoznavanje stanja snovi pod pogoji, ki jih ne moremo izdelati v laboratoriju.
Za nadaljnji nadzor tega intrigantnega predmeta se načrtujejo dodatna opazovanja XMM-Newtona. "Nadaljujemo s teoretičnim modeliranjem, iz katerega upamo, da bomo izvedeli več o toplotni evoluciji, geometriji magnetnega polja te posebne zvezde in notranji strukturi nevtronskih zvezd na splošno," je zaključil Haberl.
Izvirni vir: portal ESA
