Pulsar RX J0720.4-3125 zajatý XMM-Newtonom. klikni na zväčšenie
Vesmírna observatória XMM-Newton v ESA obiehala röntgenovým teleskopom ESA, ktorá má mimo dosahu neutrónovú hviezdu. Celková teplota objektu sa nemení, iba sa zmenšuje a pomaly pozoruje pozorovateľov na Zemi rôzne oblasti - ako napríklad zvlnený vrchol. Tieto pozorovania pomôžu astronómom pochopiť niektoré z vnútorných procesov, ktorými sa riadia tieto druhy objektov.
Na základe údajov z röntgenového observatória XMM-Newton v ESA zistila medzinárodná skupina astrofyzikov, že sa jedna rotujúca neutrónová hviezda nejaví ako stabilný rotátor, ktorý by vedci očakávali. Tieto röntgenové pozorovania sľubujú poskytnúť nový pohľad na tepelný vývoj a nakoniec na vnútornú štruktúru neutrónových hviezd.
Spinningové neutrónové hviezdy, známe tiež ako pulzary, sú všeobecne známe ako vysoko stabilné rotátory. Vďaka svojim periodickým signálom, vysielaným buď v rádiu alebo v röntgenovej vlnovej dĺžke, môžu slúžiť ako veľmi presné astronomické „hodiny“.
Vedci zistili, že za posledné štyri a pol roka teplota jedného tajomného objektu, ktorý sa volá RX J0720.4-3125, neustále rástla. Najnovšie pozorovania však ukázali, že tento trend sa zmenil a teplota teraz klesá.
Podľa vedcov tento efekt nie je spôsobený skutočnými zmenami teploty, ale skôr zmenou geometrie pozorovania. RX J0720.4-3125 je pravdepodobne „precesný“, to znamená, že pomaly klesá, a preto v priebehu času vystavuje pozorovateľom rôzne oblasti povrchu.
Neutrónové hviezdy sú jedným z koncových bodov vývoja hviezd. S hmotnosťou porovnateľnou s hmotnosťou nášho Slnka, ktorá je obmedzená na guľu s priemerom 20 - 40 km, je ich hustota dokonca o niečo vyššia ako hustota atómového jadra - miliarda ton na kubický centimeter. Čoskoro po narodení pri výbuchu supernovy je ich teplota rádovo 1 000 000 stupňov Celzia a prevažná časť ich tepelnej emisie klesá v rôntgenovom pásme elektromagnetického spektra. Mladé izolované neutrónové hviezdy sa pomaly ochladzujú a trvá milión rokov, kým sa stanú príliš chladnými na to, aby boli pozorovateľné v röntgenových lúčoch.
Je známe, že neutrónové hviezdy majú veľmi silné magnetické pole, zvyčajne niekoľko biliónov krát silnejšie ako na Zemi. Magnetické pole môže byť také silné, že ovplyvňuje prenos tepla z vnútra hviezdy cez kôru, čo vedie k horúcim bodom okolo magnetických pólov na povrchu hviezd.
V röntgenovom spektre dominuje emisia z týchto horúcich polárnych uzáverov. Je známych iba niekoľko izolovaných neutrónových hviezd, z ktorých môžeme priamo pozorovať tepelnú emisiu z povrchu hviezdy. Jedným z nich je RX J0720.4-3125, otáčajúci sa s periódou asi osem a pol sekundy. „Vzhľadom na dlhú časovú schému ochladzovania bolo preto veľmi neočakávané pozorovať, že sa jeho röntgenové spektrum zmení v priebehu niekoľkých rokov,“ uviedol Frank Haberl z inštitútu Max-Planck pre mimozemskú fyziku v Garchingu (Nemecko), ktorý viedol výskum. skupina.
„Je veľmi nepravdepodobné, že sa globálna teplota neutrónovej hviezdy rýchlo zmení. Skôr vidíme rôzne oblasti hviezdneho povrchu v rôznych časoch. Je to pozorované aj počas rotačného obdobia neutrónovej hviezdy, keď sa horúce miesta pohybujú dovnútra a mimo nášho zorného poľa, a tak ich príspevok k celkovým zmenám emisií, “pokračoval Haberl.
Podobný účinok v oveľa dlhšom časovom merítku je možné pozorovať, keď neutrónová hviezda precesuje (podobne ako točná doska). V takom prípade sa samotná os otáčania pohybuje okolo kužeľa, čo vedie k pomalej zmene geometrie pozorovania v priebehu rokov. Voľná precesia môže byť spôsobená miernou deformáciou hviezdy z dokonalej gule, ktorá môže mať svoj pôvod vo veľmi silnom magnetickom poli.
Počas prvého pozorovania XMM-Newton v RX J0720.4-3125 v máji 2000 bola pozorovaná teplota minimálna a chladnejšie väčšie miesto bolo prevažne viditeľné. Na druhej strane, o štyri roky neskôr (máj 2004) precesia zohľadnila najmä druhé, horúce a menšie miesto, ktoré spôsobilo pozorované zvýšenie teploty. Toto pravdepodobne vysvetľuje pozorované kolísanie teplôt a oblastí vyžarovania a ich antikoreláciu.
Haberl a jeho spolupracovníci vo svojej práci vyvinuli model pre RX J0720.4-3125, ktorý môže vysvetliť mnoho zvláštnych charakteristík, ktoré boli doteraz výzvou vysvetliť. V tomto modeli je dlhodobá zmena teploty spôsobená rôznymi frakciami dvoch horúcich polárnych uzáverov, ktoré prichádzajú do úvahy ako hviezda precesy s dobou asi sedem až osem rokov.
Aby tento model fungoval, musia mať dve emitujúce polárne oblasti odlišné teploty a veľkosti, ako sa nedávno navrhlo v prípade iného člena rovnakej triedy izolovaných neutrónových hviezd.
Podľa tímu je RX J0720.4-3125 pravdepodobne najlepším prípadom na štúdium precesie neutrónovej hviezdy prostredníctvom jej röntgenovej emisie viditeľnej priamo z hviezdneho povrchu. Precesia môže byť mocným nástrojom na testovanie vnútra neutrónových hviezd a na zistenie stavu hmoty v podmienkach, ktoré v laboratóriu nedokážeme vyrobiť.
Na ďalšie monitorovanie tohto zaujímavého objektu sú plánované ďalšie pozorovania XMM-Newton. "Pokračujeme v teoretickom modelovaní, z ktorého dúfame, že sa dozvieme viac o tepelnom vývoji, geometrii magnetického poľa tejto konkrétnej hviezdy a vnútornej štruktúre neutrónových hviezd všeobecne," uzavrel Haberl.
Pôvodný zdroj: ESA Portal
