Pulsar RX J0720.4-3125 notverti ar XMM-Newton. Noklikšķiniet, lai palielinātu
ESA riņķojošais rentgena teleskops, XMM-Ņūtona kosmosa observatorija, ir atradis neitronu zvaigzni, kas atrodas ārpus kontroles. Objekta kopējā temperatūra nemainās, tā vienkārši pakrīt un lēnām uzrāda dažādus apgabalus novērotājiem šeit uz Zemes - piemēram, ar viļņainu virsu. Šie novērojumi palīdzēs astronomiem izprast dažus iekšējos procesus, kas regulē šāda veida objektus.
Izmantojot datus no ESA XMM-Newton rentgena observatorijas, starptautiska astrofiziķu grupa atklāja, ka viena vērpjošā neitronu zvaigzne, šķiet, nav tāda, kādu zinātnieki sagaidītu stabili. Šie rentgenstaru novērojumi sola sniegt jaunu ieskatu termiskajā evolūcijā un visbeidzot neitronu zvaigžņu iekšējā struktūrā.
Neitronu vērpjošās zvaigznes, kas pazīstamas arī kā pulsāri, parasti ir ļoti stabili rotatori. Pateicoties periodiskajiem signāliem, ko izstaro vai nu radio, vai rentgena viļņu garumā, tie var kalpot kā ļoti precīzi astronomiski “pulksteņi”.
Zinātnieki atklāja, ka pēdējo četrarpus gadu laikā viena mīklaina objekta, kura nosaukums ir RX J0720.4-3125, temperatūra turpināja paaugstināties. Tomēr pavisam nesenie novērojumi parādīja, ka šī tendence mainījās un temperatūra tagad pazeminās.
Pēc zinātnieku domām, šo efektu rada nevis reālas temperatūras izmaiņas, bet gan mainīgā skata ģeometrija. RX J0720.4-3125, visticamāk, ir “priekšdarbs”, tas ir, tas lēnām slīd un tāpēc laika gaitā novērotājiem pakļauj dažādus virsmas laukumus.
Neitronu zvaigznes ir viens no zvaigžņu evolūcijas gala punktiem. Tā kā masa, kas salīdzināma ar mūsu Saules masu, ir ierobežota ar sfēru, kuras diametrs ir 20–40 km, to blīvums ir pat nedaudz lielāks nekā atoma kodolā - miljards tonnu uz kubikcentimetru. Drīz pēc piedzimšanas supernovas sprādzienā viņu temperatūra ir aptuveni 1 000 000 grādi pēc Celsija, un lielākā daļa viņu siltuma izstarojuma ietilpst elektromagnētiskā spektra rentgena joslā. Jaunas, izolētas neitronu zvaigznes lēnām atdziest, un paiet miljons gadu, pirms tās kļūst pārāk aukstas, lai tās varētu novērot rentgena staros.
Neitronu zvaigznēm ir ļoti spēcīgi magnētiskie lauki, parasti vairākus triljonus reizes spēcīgāki nekā Zemei. Magnētiskais lauks var būt tik spēcīgs, ka tas ietekmē siltuma pārnesi no zvaigžņu iekšpuses caur garozu, kas ved uz karstajiem punktiem ap magnētiskajiem poliem uz zvaigznes virsmas.
Rentgenstaru spektrā dominē emisija no šiem karstākajiem polārajiem vāciņiem. Ir zināmas tikai dažas izolētas neitronu zvaigznes, no kurām mēs varam tieši novērot siltuma izstarojumu no zvaigznes virsmas. Viens no tiem ir RX J0720.4-3125, rotējot ar apmēram astoņu ar pusi sekunžu periodu. "Ņemot vērā garo atdzišanas laika skalu, tāpēc bija ļoti negaidīti redzēt, ka tā rentgenstaru spektrs mainās dažu gadu laikā," sacīja Frenks Haberls no Maksinga Planka Ārzemju fizikas institūta Gārdinga (Vācija), kurš vadīja pētījumu. grupa.
“Ļoti maz ticams, ka neitronu zvaigznes globālā temperatūra mainās tik ātri. Mēs drīzāk redzam dažādas zvaigžņu virsmas zonas dažādos laikos. Tas tiek novērots arī neitronu zvaigznes rotācijas periodā, kad karstie punkti pārvietojas mūsu redzes līnijā un iziet no tās, un līdz ar to to ieguldījums kopējās emisijas izmaiņās, ”turpināja Haberls.
Līdzīgu efektu daudz ilgākā laika posmā var novērot, kad neitronu zvaigzne atrodas precesā (līdzīgi kā ar vērpjošo virsu). Tādā gadījumā pati rotācijas ass pārvietojas ap konusu, kas gadu gaitā lēnām maina skata ģeometriju. Brīvu precesiju var izraisīt neliela zvaigznes deformācija no perfektas sfēras, kuras izcelsme var būt ļoti spēcīgā magnētiskajā laukā.
Pirmajos XMM-Newton novērojumos RX J0720.4-3125 2000. gada maijā novērotā temperatūra bija minimāla, un pārsvarā bija redzama vēsāka, lielāka plankums. No otras puses, četrus gadus vēlāk (2004. gada maijā) precesija galvenokārt apskatīja otro, karstāko un mazāko vietu, kas lika novērotajai temperatūrai paaugstināties. Tas, iespējams, izskaidro novērotās temperatūras svārstības un izstarojošās zonas un to pretkorelāciju.
Savā darbā Haberls un kolēģi izstrādāja modeli RX J0720.4-3125, kas var izskaidrot daudzas īpatnējās īpašības, kuras līdz šim ir bijis izaicinājums. Šajā modelī ilglaicīgas temperatūras izmaiņas rada dažādas frakcijas no diviem karstajiem polārajiem vāciņiem, kas stājas redzami kā zvaigznes priekšteči ar apmēram septiņu līdz astoņu gadu periodu.
Lai šāds modelis darbotos, abiem izstarojošajiem polārajiem reģioniem jābūt atšķirīgām temperatūrām un izmēriem, kā tas nesen tika ierosināts citam tās pašas izolēto neitronu zvaigznes klases pārstāvim.
Pēc komandas domām, RX J0720.4-3125, iespējams, ir vislabākais piemērs neitronu zvaigznes precesijas izpētei, izmantojot rentgena starojumu, kas tieši redzams no zvaigžņu virsmas. Precesija var būt spēcīgs līdzeklis, lai pārbaudītu neitronu zvaigznes iekšpusi un uzzinātu par matērijas stāvokli apstākļos, kurus mēs nevaram radīt laboratorijā.
Papildu XMM-Newton novērojumi ir plānoti, lai turpinātu uzraudzīt šo intriģējošo objektu. "Mēs turpinām teorētisko modelēšanu, no kuras mēs ceram uzzināt vairāk par šīs konkrētās zvaigznes siltuma evolūciju, magnētiskā lauka ģeometriju un neitronu zvaigžņu iekšējo struktūru kopumā," secināja Haberls.
Oriģinālais avots: ESA portāls
