Pulsar RX J0720.4-3125 snimio XMM-Newton. Klikni za veću sliku
ESA-ov orbitirajući rendgenski teleskop, svemirski opservatorij XMM-Newton, pronašao je neutronsku zvijezdu koja je izvan kontrole. Ukupna temperatura objekta se ne mijenja, već se samo guši i polako prikazuje različita područja promatračima ovdje na Zemlji - poput vrtanja. Ta će opažanja pomoći astronomima da razumiju neke unutarnje procese koji upravljaju ovakvim objektima.
Koristeći podatke ESA-inog XMM-Newtonova rendgenskog opservatorija, međunarodna skupina astrofizičara otkrila je da jedna okretna neutronska zvijezda ne izgleda kao stabilni rotatorski znanstvenici. Ova rentgenska zapažanja obećavaju dati novi uvid u toplinsku evoluciju i konačno unutarnju strukturu neutronskih zvijezda.
Spinirajuće neutronske zvijezde, također poznate kao pulsari, općenito su poznate kao vrlo stabilni rotatora. Zahvaljujući svojim periodičnim signalima, emitiranim bilo u radiju, bilo u valnoj duljini rendgenskih zraka, mogu poslužiti kao vrlo točni astronomski 'satovi'.
Znanstvenici su otkrili da je tijekom četiri i pol godine temperatura jednog zagonetnog objekta, nazvanog RX J0720.4-3125, stalno rasla. Međutim, vrlo nedavna opažanja pokazala su da se ovaj trend obrnuo, a temperatura se sada smanjuje.
Prema znanstvenicima, taj učinak nije posljedica stvarne promjene temperature, već promjenljive geometrije gledanja. RX J0720.4-3125 je najvjerojatnije 'preradjivanje', to je da se polako guši i zbog toga s vremenom izlaže promatračima različita područja površine.
Neutronske zvijezde jedna su od krajnjih točaka evolucije zvijezda. S masom koja je usporediva s onom našeg Sunca koja je zatvorena u sferu promjera 20-40 km, njihova gustoća je čak nešto veća od mase atomskog jezgra - milijardu tona po kubnom centimetru. Ubrzo nakon njihovog rođenja u eksploziji supernove njihova je temperatura otprilike 1 000 000 stupnjeva Celzijusa, a većina njihove toplinske emisije pada u rendgenskom pojasu elektromagnetskog spektra. Mlade izolirane neutronske zvijezde polako se hlade i treba proći milion godina prije nego što postanu previše hladne da bi bile vidljive na rendgenu.
Poznato je da su neutralne zvijezde vrlo jaka magnetska polja, obično nekoliko trilijuna puta jača od Zemljinih. Magnetsko polje može biti toliko snažno da utječe na prijenos topline iz zvjezdane unutrašnjosti kroz kore što dovodi do vrućih točaka oko magnetskih stupova na površini zvijezde.
Upravo emisija iz ovih toplijih polarnih kapa dominira u spektru rendgenskih zraka. Poznato je samo nekoliko izoliranih neutronskih zvijezda iz kojih možemo izravno promatrati toplinsku emisiju s površine zvijezde. Jedan od njih je RX J0720.4-3125, koji se okreće s vremenom od oko osam i pol sekundi. "S obzirom na dugu vremensku ljestvicu hlađenja, stoga je bilo vrlo neočekivano vidjeti da se njezin rendgenski spektar mijenja tijekom nekoliko godina", rekao je Frank Haberl iz Instituta za izvanzemaljsku fiziku Max-Planck iz Garchinga (Njemačka), koji je vodio istraživanje skupina.
"Vrlo je malo vjerojatno da se globalna temperatura neutronske zvijezde tako brzo mijenja. Radije vidimo različita područja zvijezdane površine u različito vrijeme. To se također primjećuje tijekom rotacije neutronske zvijezde kada se vruće točke kreću prema i izvan naše vidne točke, pa se njihov doprinos ukupnoj emisiji mijenja ", nastavio je Haberl.
Sličan učinak na mnogo duljoj vremenskoj ljestvici može se primijetiti kada neutronska zvijezda prethodi (slično vrtoglavom vrhu). U tom se slučaju sama osi rotacije kreće oko konusa što dovodi do sporog mijenjanja geometrije gledanja tijekom godina. Slobodna precesija može biti uzrokovana laganom deformacijom zvijezde iz savršene sfere koja može imati svoje podrijetlo u vrlo jakom magnetskom polju.
Za vrijeme prvog XMM-Newtonovog promatranja RX J0720.4-3125 u svibnju 2000., promatrana temperatura bila je minimalna i hladnija, veća mrlja je bila vidljiva. S druge strane, četiri godine kasnije (svibanj 2004.), precesija je dovela u obzir uglavnom drugo, toplije i manje mrlje koje je uzrokovalo porast temperature. To vjerojatno objašnjava uočene razlike u temperaturi i površinama koje ispuštaju, te njihovu anti-korelaciju.
Haberl i suradnici su u svom radu razvili model za RX J0720.4-3125 koji može objasniti mnoge karakteristike koje su do sada bile izazov objasniti. U ovom su modelu dugotrajna promjena temperature proizvedena iz različitih frakcija dvaju vrućih polarnih kapa koje ulaze u obzir kada zvijezda predseduje u razdoblju od oko sedam do osam godina.
Da bi takav model djelovao, dvije polarne regije koje emitiraju moraju imati različite temperature i veličine, kao što je nedavno predloženo u slučaju drugog člana iste klase izoliranih neutronskih zvijezda.
Prema timu, RX J0720.4-3125 vjerojatno je najbolji slučaj da se prouči precesija neutronske zvijezde pomoću njezinog rendgenskog zračenja koji je izravno vidljiv sa površine zvijezda. Recesija može biti moćan alat za ispitivanje unutrašnjosti neutronske zvijezde i učenje o stanju materije u uvjetima koje ne možemo proizvesti u laboratoriju.
Planirana su dodatna XMM-Newtonova opažanja radi daljnjeg praćenja ovog intrigantnog objekta. "Nastavljamo teorijsko modeliranje od kojeg se nadamo da ćemo saznati više o toplinskoj evoluciji, geometriji magnetskog polja ove konkretne zvijezde i unutrašnjoj strukturi neutronskih zvijezda općenito", zaključio je Haberl.
Izvorni izvor: ESA Portal
