Pulsary sú rýchlo sa otáčajúce mŕtvoly mohutných hviezd. Jedno také tajomstvo: prečo majú pulzári okolo svojich pólov hotspoty miliónov stupňov? Nové údaje z röntgenového observatória XMM-Newton agentúry ESA spochybnili teóriu, že nabité častice sa zrážajú s povrchom pulzaru na jeho póloch. XMM-Newton nedokázal vidieť röntgenové emisie v niekoľkých starých pulzároch, ktoré by mali byť veľmi jasné, ak častice neustále zrážajú.
Supercitlivosť rôntgenového observatória XMM-Newton agentúry ESA ukázala, že prevládajúca teória toho, ako hviezdne mŕtvoly, známe ako pulzary, generujú svoje röntgenové lúče, je potrebné revidovať. Najmä energia potrebná na vytvorenie miliónových polárnych hotspotov pozorovaných na chladiacich neutrónových hviezdach môže pochádzať prevažne zvnútra pulzaru, nie zvonka.
Pred tridsiatimi deviatimi rokmi objavili astronómovia z Cambridge Jocelyn Bell-Burnell a Anthony Hewish pulzary. Tieto nebeské objekty sú silne magnetizované spinningové jadrá mŕtvych hviezd, z ktorých každá má dĺžku len 20 kilometrov a pritom obsahuje približne 1,4-násobok hmotnosti Slnka. Dokonca aj dnes zmätia astronómov po celom svete.
„Teória, ako pulzary vyžarujú svoje žiarenie, je stále v plienkach, dokonca aj po takmer štyridsiatich rokoch práce,“ hovorí Werner Becker, Max-Planckov inštitút pre extraterrestrische Physik, Garching, Nemecko. Existuje veľa modelov, ale žiadna akceptovaná teória. Vďaka novým pozorovaniam XMM-Newton teraz Becker a jeho kolegovia našli kľúčovú časť hádanky, ktorá pomôže teoretikom vysvetliť, prečo majú chladiace neutrónové hviezdy hotspoty vo svojich polárnych oblastiach.
Neutrónové hviezdy sa tvoria pri teplotách viac ako miliárd (1012 K) stupňov počas kolapsu masívnych hviezd. Hneď ako sa narodia, začnú sa ochladzovať. To, ako sa ochladzujú, musí závisieť od fyzikálnych vlastností superdenznej hmoty v nich.
Pozorovania s predchádzajúcimi röntgenovými satelitmi ukázali, že röntgenové lúče z chladiacich neutrónových hviezd pochádzajú z troch oblastí pulzaru. Po prvé, celý povrch je tak horúci, že vyžaruje röntgenové lúče. Po druhé, v magnetickom prostredí pulzaru sú nabité častice, ktoré tiež emitujú röntgenové lúče pri pohybe smerom von pozdĺž magnetických siločiar. Po tretie, a to je rozhodujúce pre toto najnovšie vyšetrenie, mladšie pulzary ukazujú na svojich póloch röntgenové hotspoty.
Až doteraz astronómovia verili, že hotspoty vznikajú, keď sa nabité častice zrážajú s povrchom pulzaru pri póloch. Najnovšie výsledky XMM-Newton však tento názor spochybňujú.
XMM-Newton zachytil podrobné pohľady na röntgenovú emisiu z piatich pulzarov, z ktorých každý bol starý až niekoľko miliónov rokov. „Žiadny iný röntgenový satelit nemôže túto prácu vykonať. Iba XMM-Newton dokáže pozorovať podrobnosti o svojej röntgenovej emisii, “hovorí Becker. On a jeho spolupracovníci nenašli žiadny dôkaz povrchovej emisie ani polárnych hotspotov, hoci videli emisie z von sa pohybujúcich častíc.
Nedostatok povrchových emisií nie je žiadnym prekvapením. Počas niekoľkých miliónov rokov od narodenia sa tieto pulzary ochladili z miliárd stupňov na oveľa menej ako 500 000 stupňov Celzia, čo znamená, že ich röntgenová emisia po celom povrchu vybledla.
Avšak nedostatok polárnych horúcich miest v starých pulzaroch je veľkým prekvapením a ukazuje, že zahrievanie polárnych povrchových oblastí bombardovaním časticami nie je dostatočne účinné na to, aby sa vytvorila významná zložka tepelného röntgenového žiarenia. "V prípade 3 miliónov rokov starého pulzaru PSR B1929 + 10 je príspevok z akejkoľvek zahrievanej polárnej oblasti menší ako sedem percent celkového detekovaného toku röntgenového žiarenia," hovorí Becker.
Zdá sa, že konvenčný pohľad nie je jediný spôsob, ako sa pozrieť na problém. Inou teóriou je, že teplo zachytené v pulzare od jeho narodenia bude vedené k pólom intenzívnym magnetickým poľom v pulzare. Dôvodom je, že teplo sa prenáša na elektróny, ktoré sú elektricky nabité, a preto budú nasmerované magnetickými poľami.
To znamená, že polárne horúce miesta v mladších pulzaroch sa vyrábajú prevažne z tepla v pulzare, a nie z kolízie častíc zvonku pulzaru. Z tohto dôvodu budú miznúť rovnakým spôsobom ako emisie po celej ploche. „Tento názor sa stále diskutuje, ale veľmi ho podporujú nové pozorovania XMM-Newton,“ hovorí Becker.
Takmer štyridsať rokov od objavenia pulzarov sa zdá, že staré pulzary majú stále nové triky na výučbu astronómov.
Pôvodný zdroj: ESA News Release
