Pulsar RX J0720.4-3125 захопив XMM-Newton. Натисніть, щоб збільшити
На орбітальному рентгенівському телескопі ESA, космічній обсерваторії XMM-Ньютона, була розташована нейтронна зірка, яка не контролюється. Загальна температура об’єкта не змінюється, вона просто качається і повільно показує різні ділянки спостерігачам тут, на Землі - як хиткий верх. Ці спостереження допоможуть астрономам зрозуміти деякі внутрішні процеси, що регулюють такі види об’єктів.
Використовуючи дані рентгенівської обсерваторії XMM-Ньютона ESA, міжнародна група астрофізиків виявила, що одна зірка, що обертається, є нейтроновою стабільною ротаторною програмою. Ці рентгенівські спостереження обіцяють дати новий погляд на теплову еволюцію та нарешті внутрішню структуру нейтронних зірок.
Спінінг нейтронних зірок, також відомий як пульсари, як правило, є високостабільними ротаторами. Завдяки їх періодичним сигналам, що випромінюються або по радіо, або по довжині хвилі рентгенівських променів, вони можуть слугувати дуже точними астрономічними «годинниками».
Вчені з’ясували, що протягом останніх чотирьох з половиною років температура одного загадкового об’єкта, названого RX J0720.4-3125, постійно зростала. Однак зовсім недавні спостереження показали, що ця тенденція змінилася і температура знижується.
На думку вчених, цей ефект пов'язаний не з реальною різницею температур, а замість зміни геометрії огляду. RX J0720.4-3125, швидше за все, "переробляється", тобто повільно качається, і тому з часом він піддає спостерігачам різні ділянки поверхні.
Нейтронні зірки є однією з кінцевих точок еволюції зірок. Із масою, порівнянною з масою нашого Сонця, обмеженою сферою діаметром 20-40 км, їх щільність навіть дещо вища, ніж у атомного ядра - мільярд тонн на кубічний сантиметр. Незабаром після їх народження при вибуху наднової їх температура становить близько 1 000 000 градусів Цельсія, і основна частина їх теплового випромінювання потрапляє в рентгенівську смугу електромагнітного спектру. Молоді виділені нейтронні зірки повільно охолоджують і проходить мільйон років, перш ніж вони стануть занадто холодними, щоб їх можна було спостерігати на рентгенограмах.
Як відомо, нейтронні зірки володіють дуже сильними магнітними полями, як правило, у кілька трильйонів разів сильнішими за Землю. Магнітне поле може бути настільки сильним, що впливає на тепловіддачу із зоряного простору через земну кору, що призводить до гарячих точок навколо магнітних полюсів на поверхні зірки.
Саме випромінювання цих гарячих полярних шапок домінує в рентгенівському спектрі. Відомо лише кілька ізольованих нейтронних зірок, з яких ми можемо безпосередньо спостерігати теплову емісію від поверхні зірки. Один з них - RX J0720.4-3125, який обертається з періодом близько восьми з половиною секунд. "Враховуючи тривалу шкалу часу охолодження, тому було дуже несподівано побачити, що її рентгенівський спектр змінюється протягом декількох років", - сказав Френк Хаберл з Інституту позаземної фізики Макса-Планка в Гарчінгу (Німеччина), який очолив дослідження групи.
«Дуже малоймовірно, що глобальна температура нейтронної зірки змінюється так швидко. Ми швидше бачимо різні ділянки зоряної поверхні в різний час. Це також спостерігається під час періоду обертання нейтронної зірки, коли гарячі точки рухаються всередину нашої точки зору та виходять, і тому їх внесок у загальну кількість викидів змінюється », - продовжував Хаберль.
Аналогічний ефект за набагато більш тривалим часовим масштабом можна спостерігати, коли нейтронна зірка переробляє (подібно до прядильної вершини). У такому випадку вісь обертання сама рухається навколо конуса, що призводить до повільної зміни геометрії перегляду з роками. Вільна прецесія може бути викликана незначною деформацією зірки з ідеальної сфери, яка може мати своє походження у дуже сильному магнітному полі.
Під час першого спостереження XMM-Ньютона за RX J0720.4-3125 у травні 2000 р. Спостерігалася температура була мінімальною, і переважно помітніше прохолодне, більша пляма. З іншого боку, через чотири роки (травень 2004 р.) Прецесія спричинила здебільшого другу, більш гарячу та меншу точку, що призвело до спостережуваного підвищення температури. Це, ймовірно, пояснює спостережувані зміни температур і випромінюваних ділянок та їх антикореляцію.
У своїй роботі Haberl та його колеги розробили модель для RX J0720.4-3125, яка може пояснити багато особливостей, які були завданням пояснити до цих пір. У цій моделі довготривала зміна температури виробляється різними фракціями двох гарячих полярних шапок, які враховуються як зоряні процеси з періодом близько семи до восьми років.
Для того, щоб така модель працювала, дві полярні області, що випромінюють, повинні мати різні температури та розміри, як це було нещодавно запропоновано у випадку з іншим членом того ж класу ізольованих нейтронних зірок.
За даними команди, RX J0720.4-3125, мабуть, найкращий випадок для вивчення прецесії нейтронної зірки через її рентгенівське випромінювання, безпосередньо видно з поверхні зірки. Прецесія може бути потужним інструментом для дослідження зон нейтронових зірок та дізнатися про стан речовини за умов, які ми не можемо створити в лабораторії.
Для подальшого моніторингу цього інтригуючого об'єкта планується проведення додаткових спостережень XMM-Newton. "Ми продовжуємо теоретичне моделювання, з якого ми сподіваємось дізнатися більше про теплову еволюцію, геометрію магнітного поля цієї конкретної зірки та внутрішню структуру нейтронних зірок взагалі", - підсумував Хаберл.
Оригінальне джерело: Портал ESA
