Пульсари - це швидко обертові трупи масивних зірок. Одна з таких таємниць: чому пульсари мають точкові точки на мільйон градусів навколо своїх полюсів? Нові дані рентгенівської обсерваторії XMM-Ньютона ESA викликають сумніви в теорії, що заряджені частинки стикаються з поверхнею пульсара на його полюсах. XMM-Newton не побачив рентгенівських викидів у кількох старих пульсарах, які повинні були бути дуже яскравими, якби частинки постійно стикалися.
Надчутливість рентгенівської обсерваторії XMM-Ньютона ESA показала, що переважаюча теорія про те, як зоряні трупи, відомі як пульсари, генерують свої рентгенівські промені, потребує перегляду. Зокрема, енергія, необхідна для генерування полярних точок на мільйон градусів, що спостерігаються на охолоджуючих нейтронних зірках, може надходити переважно зсередини пульсара, а не ззовні.
Тридцять дев'ять років тому кембриджські астрономи Джоселін Белл-Бернелл та Ентоні Хьюїш відкрили пульсари. Ці небесні об'єкти є сильно намагніченими спінінг ядрами мертвих зірок, кожне з яких становить лише 20 кілометрів, але містить приблизно в 1,4 рази більше маси Сонця. Навіть сьогодні вони здивують астрономів у всьому світі.
"Теорія про те, як пульсари випромінюють своє випромінювання, ще знаходиться в зародковому стані, навіть після майже сорока років роботи", - говорить Вернер Беккер, Інститут Макса-Планка з екстер'єрного фізика, Гарчінг, Німеччина. Існує багато моделей, але прийнятої теорії немає. Тепер, завдяки новим спостереженням XMM-Newton, Беккер та його колеги, можливо, знайшли вирішальну частину головоломки, яка допоможе теоретикам пояснити, чому у зірок охолоджуючих нейтронних зірок є гарячі точки у своїх полярних областях.
Нейтронні зірки утворюються з температурою понад мільярд (1012 К) градусів під час краху масивних зірок. Як тільки вони народжуються, вони починають остигати. Те, як вони охолонуть, повинні залежати від фізичних властивостей надгустої речовини всередині них.
Спостереження за попередніми рентгенівськими супутниками показали, що рентгенівські промені від охолоджуючих нейтронних зірок надходять із трьох областей пульсару. По-перше, вся поверхня настільки гаряча, що вона випромінює рентген. По-друге, в магнітному середовищі пульсара є заряджені частинки, які також випромінюють рентгенівські промені, коли вони рухаються назовні, по лініях магнітного поля. По-третє, і головне для цього останнього розслідування, молодші пульсари показують рентгенівські гарячі точки на своїх полюсах.
Досі астрономи вважали, що гарячі точки утворюються, коли заряджені частинки стикаються з поверхнею пульсара на полюсах. Однак останні результати XMM-Newton поставили під сумнів цю думку.
XMM-Newton зібрав детальний вид рентгенівського випромінювання від п’яти пульсарів, кожному з яких було до кількох мільйонів років. «Жоден інший рентгенівський супутник не може зробити цю роботу. Тільки XMM-Newton здатний спостерігати деталі їх рентгенівського випромінювання », - каже Беккер. Він та його співробітники не виявили жодних доказів викидів на поверхню, а також полярних точкових точок, хоча вони бачили викиди від рухомих назовні частинок.
Відсутність поверхневих викидів не дивує. За кілька мільйонів років з моменту народження ці пульсари охололи від мільярдів градусів до набагато менше 500 000 градусів Цельсія, що означає, що їх рентгенівське випромінювання на всій поверхні зменшилось.
Однак відсутність полярних точкових точок у старих пульсарах є великою несподіванкою і свідчить про те, що нагрівання областей полярної поверхні за допомогою обстрілів частинками недостатньо ефективно для отримання значного термічного рентгенівського компонента. "Що стосується тримільйонного пульсара PSR B1929 + 10, внесок з будь-якої нагрітої полярної області становить менше семи відсотків від загального виявленого рентгенівського потоку", - говорить Беккер.
Здається, що звичайний погляд - це не єдиний спосіб поглянути на проблему. Альтернативна теорія полягає в тому, що тепло, захоплене пульсаром з моменту його народження, буде орієнтуватися на полюси інтенсивним магнітним полем в межах пульсару. Це відбувається тому, що тепло передається на електрони, які електрично заряджаються і так будуть спрямовані магнітними полями.
Це означає, що полярні гарячі точки у молодших пульсарах утворюються переважно від тепла всередині пульсара, а не від зіткнення частинок ззовні пульсару. Таким чином, вони будуть згасати від виду так само, як і викиди на всю поверхню. "Ця думка все ще обговорюється, але дуже підтримується новими спостереженнями XMM-Newton", - каже Бекер.
Майже сорок років з часу відкриття пульсарів здається, що у старих пульсарів все ще є нові хитрощі, щоб навчати астрономів.
Оригінальне джерело: ESA News Release
