Pulsari su leševi koji se brzo okreću masivnim zvijezdama. Jedna takva misterija: zašto pulsari imaju žarišta na milijunima stupnjeva oko svojih polovica? Novi podaci ESA-ovog XMM-Newton X-Ray opservatorija postavili su sumnju u teoriju da se nabijene čestice sudaraju s površinom pulsara na njegovim polovima. XMM-Newton nije uspio uočiti emisiju rendgenskih zraka u nekoliko starih pulsara koji bi trebali biti vrlo svijetli da se čestice neprestano sudaraju.
Super osjetljivost ESA-ovog XMM-Newtonova rendgenskog opservatorija pokazala je da prevladavajuća teorija o tome kako zvjezdani leševi, poznati kao pulsari, stvaraju svoje X-zrake, treba revidirati. Osobito, energija potrebna za stvaranje polarnih vrućih točaka od milijun stupnjeva koje se vide na rashladnim neutronskim zvijezdama može doći pretežno iznutra iz pulsara, a ne izvana.
Prije trideset devet godina astronomi Cambridgea Jocelyn Bell-Burnell i Anthony Hewish otkrili su pulsare. Ti su nebeski objekti snažno magnetizirani predenje jezgara mrtvih zvijezda, od kojih svaka ima svega 20 kilometara, a sadrže otprilike 1,4 puta veću masu Sunca. I danas oni zbunjuju astronome širom svijeta.
"Teorija o tome kako pulsari emitiraju svoje zračenje još je uvijek u povojima, čak i nakon gotovo četrdeset godina rada", kaže Werner Becker, Max-Planck institut za vanzemaljstvo Physik, Garching, Njemačka. Postoje mnogi modeli, ali nema prihvaćene teorije. Zahvaljujući novim XMM-Newtonovim promatranjima, Becker i njegovi kolege možda su pronašli ključni dio zagonetke koji će teoretičarima pomoći da objasne zašto rashladne neutronske zvijezde imaju žarišta u svojim polarnim regijama.
Neutronske zvijezde nastaju s temperaturom većom od milijarde (1012 K) stupnjeva tijekom kolapsa masivnih zvijezda. Čim se rode, počinju se hladiti. Način na koji se hladi mora ovisiti o fizičkim svojstvima pregrube tvari unutar njih.
Promatranja s prethodnim rendgenskim satelitima pokazala su da X-zrake iz rashladnih neutronskih zvijezda potječu iz tri regije pulsara. Prvo, cijela je površina toliko vruća da emitira X-zrake. Drugo, u magnetskom okruženju pulsara nalaze se nabijene čestice koje također emitiraju X-zrake dok se kreću prema van, duž linija magnetskog polja. Treće, i što je presudno za ovu posljednju istragu, mlađi pulsari pokazuju rendgenske vruće točke na svojim polovima.
Do sada su astronomi vjerovali da se žarišta stvaraju kada se nabijene čestice sudaraju s površinom pulsara na polovima. Međutim, posljednji rezultati XMM-Newtona doveli su u sumnju ovo gledište.
XMM-Newton zabilježio je detaljne prikaze emisije rendgenskih zraka iz pet pulsara, od kojih je svaki bio star do nekoliko milijuna godina. "Nijedan drugi rendgenski satelit ne može ovo raditi. Jedino XMM-Newton sposoban je promatrati detalje njihove X-zrake ", kaže Becker. On i njegovi suradnici nisu pronašli nikakve dokaze o površinskoj emisiji, niti o polarnim žarištima, iako su vidjeli emisije iz čestica koje se kreću prema van.
Manjak površinske emisije ne iznenađuje. U nekoliko milijuna godina od svog rođenja ovi su se pulsi ohladili s milijardi stupnjeva na znatno manje od 500 000 Celzijevih stupnjeva, što znači da je njihova rendgenska zraka na površini izblijedjela iz vida.
Međutim, nedostatak polarnih žarišta u starim pulsarima veliko je iznenađenje i pokazuje da zagrijavanje područja polarne površine bombardiranjem česticama nije dovoljno učinkovito da proizvede značajnu toplinsku rendgensku komponentu. "U slučaju tri milijuna godina starog pulsa PSR B1929 + 10, doprinos bilo koje zagrijane polarne regije iznosi manje od sedam posto ukupnog detektiranog rendgenskog toka", kaže Becker.
Čini se da konvencionalni pogled nije jedini način na koji treba sagledati problem. Alternativna teorija je da će toplina zarobljena u pulsaru od njegovog rođenja biti usmjerena na polove intenzivnim magnetskim poljem unutar pulsara. To je zato što se toplina prenosi na elektrone, koji su električno nabijeni i tako će biti usmjereni magnetskim poljem.
To znači da se polarne vruće točke u mlađim pulsarima stvaraju pretežno iz topline unutar pulsara, a ne od sudara čestica izvan pulsara. Oni će stoga izblijedjeti iz pogleda na isti način kao i emisija u cijeloj površini. "Ovo se mišljenje još uvijek raspravlja, ali itekako ga podržavaju nova zapažanja XMM-Newtona", kaže Becker.
Gotovo četrdeset godina od otkrića pulsara, čini se da stari pulsari još uvijek imaju nove trikove za podučavanje astronoma.
Izvorni izvor: ESA News Release
