Pulsar RX J0720.4-3125 улавен от XMM-Newton. Щракнете за уголемяване
Орбитният орбитален телескоп на ЕКА, космическата обсерватория XMM-Нютон, намира неутронна звезда, която е извън контрол. Общата температура на обекта не се променя, а просто се спуска и бавно показва различни области на наблюдателите тук, на Земята - като трептящ връх. Тези наблюдения ще помогнат на астрономите да разберат някои от вътрешните процеси, които управляват тези видове обекти.
Използвайки данни от рентгеновата обсерватория XMM-Нютон на ESA, международна група астрофизици откри, че една въртяща се неутронна звезда не изглежда да бъде стабилната ротаторна учени, която биха очаквали. Тези рентгенови наблюдения обещават да дадат нова представа за топлинната еволюция и накрая за вътрешната структура на неутронните звезди.
Въртящите се неутронни звезди, известни още като пулсари, обикновено са известни като високо стабилни ротатори. Благодарение на периодичните си сигнали, излъчвани или в радиото, или в рентгеновата дължина на вълната, те могат да служат като много точни астрономически „часовници“.
Учените откриха, че през последните четири години и половина температурата на един загадъчен обект, наречен RX J0720.4-3125, продължава да се повишава. Въпреки това, съвсем скорошни наблюдения показват, че тази тенденция се обърна и температурата сега намалява.
Според учените този ефект не се дължи на реално изменение на температурата, а вместо на променящата се зрителна геометрия. RX J0720.4-3125 най-вероятно е „преработка“, тоест бавно се разтупва и следователно с течение на времето излага на наблюдателите различни области на повърхността.
Нейтронните звезди са една от крайните точки на звездната еволюция. С маса, сравнима с тази на нашето Слънце, ограничена в сфера с диаметър 20-40 км, плътността им е дори малко по-висока от тази на атомно ядро - милиард тона на кубически сантиметър. Скоро след раждането им при експлозия на свръхнова температура температурата им е от порядъка на 1 000 000 градуса по Целзий и по-голямата част от тяхната топлинна емисия попада в рентгеновата лента на електромагнитния спектър. Младите изолирани звезди от неутрони бавно се охлаждат и минават милион години, преди да станат твърде студени, за да бъдат наблюдавани при рентгенови лъчи.
Известно е, че неутронните звезди притежават много силни магнитни полета, обикновено няколко трилиона пъти по-силни от тези на Земята. Магнитното поле може да бъде толкова силно, че да повлияе на топлинния транспорт от звездната вътрешност през кората, водеща до горещи точки около магнитните полюси на повърхността на звездата.
Именно излъчването от тези по-горещи полярни капачки доминира в рентгеновия спектър. Известни са само няколко изолирани неутронни звезди, от които можем директно да наблюдаваме топлинното излъчване от повърхността на звездата. Един от тях е RX J0720.4-3125, въртящ се с период от около осем и половина секунди. „Поради дългосрочната скала за охлаждане беше много неочаквано рентгеновият спектър да се променя за няколко години“, казва Франк Хаберл от Института за извънземна физика „Макс-Планк“ в Garching (Германия), който ръководи изследванията група.
„Малко вероятно е глобалната температура на неутронната звезда да се променя толкова бързо. По-скоро виждаме различни зони на звездната повърхност по различно време. Това се наблюдава и по време на периода на въртене на неутронната звезда, когато горещите точки се движат навътре и извън нашата зрителна линия и така техният принос за общите емисии се променя “, продължи Хаберл.
Подобен ефект в много по-дълъг времеви мащаб може да се наблюдава, когато неутронната звезда преценира (подобно на въртящия се връх). В този случай самата ос на въртене се движи около конус, което води до бавна промяна на геометрията на гледане през годините. Свободната прецесия може да бъде причинена от лека деформация на звездата от перфектна сфера, която може да има своя произход в много силно магнитно поле.
По време на първото наблюдение на XMM-Нютон на RX J0720.4-3125 през май 2000 г. наблюдаваната температура беше минимална и предимно се виждаше по-хладното, по-голямо петно. От друга страна, четири години по-късно (май 2004 г.) прецесията представи предимно второто, по-горещо и по-малко място, което направи наблюдаваното повишаване на температурата. Това вероятно обяснява наблюдаваните разлики в температурата и излъчваните зони и тяхната антикорелация.
В своята работа Haberl и колегите му разработиха модел за RX J0720.4-3125, който може да обясни много от специфичните характеристики, които бяха предизвикателство да се обяснят досега. В този модел дългосрочната промяна в температурата се произвежда от различните фракции на двете горещи полярни капачки, които влизат в полезрението като звездата прецесира с период от около седем до осем години.
За да работи такъв модел, двата излъчващи полярни области трябва да имат различни температури и размери, както беше предложено наскоро в случай на друг член от същия клас изолирани неутронни звезди.
Според екипа RX J0720.4-3125 вероятно е най-добрият случай за изследване на прецесия на неутронна звезда чрез нейното рентгеново излъчване, директно видимо от звездната повърхност. Прецесията може да бъде мощен инструмент за изследване на вътрешността на неутронните звезди и да научим за състоянието на материята при условия, които не можем да произведем в лабораторията.
За допълнително наблюдение на този интригуващ обект се планират допълнителни наблюдения на XMM-Newton. „Продължаваме теоретичното моделиране, от което се надяваме да научим повече за топлинната еволюция, геометрията на магнитното поле на тази конкретна звезда и вътрешната структура на неутронните звезди като цяло“, заключи Хаберл.
Оригинален източник: ESA Portal
