Pulsary jsou rychle se točící mrtvoly hmotných hvězd. Jedno takové tajemství: proč pulsary mají kolem svých pólů hotspoty o milionu stupňů? Nová data z observatoře XMM-Newton X-Ray od ESA zpochybňují teorii, že nabité částice se střetávají s povrchem pulsaru na jeho pólech. XMM-Newton nedokázal vidět rentgenové emise v několika starých pulsarech, které by měly být velmi jasné, pokud částice neustále narážejí.
Supercitlivost rentgenové observatoře XMM-Newton ESA ukázala, že převažující teorie toho, jak hvězdné mrtvoly, známé jako pulsary, generují své rentgenové paprsky, je třeba revidovat. Zejména energie potřebná k vytvoření miliónových polárních hotspotů pozorovaných na chlazení neutronových hvězd může pocházet převážně z vnitřku pulsaru, nikoli z vnějšku.
Před třiceti devíti lety astronomové z Cambridge Jocelyn Bell-Burnell a Anthony Hewish objevili pulsary. Tyto nebeské objekty jsou silně magnetizovanými spřádacími jádry mrtvých hvězd, z nichž každá má délku pouhých 20 kilometrů a přitom obsahuje přibližně 1,4násobek hmotnosti Slunce. Dokonce i dnes zmatují astronomy po celém světě.
"Teorie, jak pulsary vyzařují své záření, je stále ještě v plenkách, a to i po téměř čtyřiceti letech práce," říká Werner Becker, Max-Planck Institut pro extraterrestrische Physik, Garching, Německo. Existuje mnoho modelů, ale žádná přijímaná teorie. Nyní, díky novým pozorováním XMM-Newton, Becker a jeho kolegové možná našli klíčovou část hádanky, která pomůže teoretikům vysvětlit, proč chladící neutronové hvězdy mají ve svých polárních oblastech hotspoty.
Neutronové hvězdy jsou tvořeny s teplotami více než miliarda (1012 K) stupňů během kolapsu masivních hvězd. Jakmile se narodí, začnou se ochladit. Jak se musí ochladit, musí záviset na fyzikálních vlastnostech superdenzní hmoty uvnitř nich.
Pozorování s předchozími rentgenovými satelity ukázala, že rentgenové paprsky z chladících neutronových hvězd pocházejí ze tří oblastí pulsaru. Za prvé, celý povrch je tak horký, že vyzařuje rentgenové paprsky. Za druhé, v magnetickém prostředí pulsaru jsou nabité částice, které také emitují rentgenové paprsky, když se pohybují ven, podél magnetických siločar. Zatřetí, a rozhodující pro toto nejnovější šetření, mladší pulsary ukazují rentgenové hotspoty na svých pólech.
Až dosud astronomové věřili, že hotspoty vznikají, když se nabité částice srazí s povrchem pulsaru na pólech. Nejnovější výsledky XMM-Newton však tento názor zpochybnily.
XMM-Newton zachytil detailní pohled na rentgenovou emisi z pěti pulsarů, z nichž každý byl až několik milionů let starý. "Žádný jiný rentgenový satelit nemůže dělat tuto práci." Pouze XMM-Newton je schopen pozorovat podrobnosti o jejich rentgenové emisi, “říká Becker. On a jeho spolupracovníci nenašli žádný důkaz povrchových emisí ani polárních hotspotů, přestože viděli emise z navenek se pohybujících částic.
Nedostatek povrchových emisí není žádným překvapením. Během několika milionů let od narození se tyto pulsary ochladily z miliard stupňů na mnohem méně než 500 000 stupňů Celsia, což znamená, že jejich rentgenová emise po celém povrchu vybledla.
Nedostatek polárních hotspotů ve starých pulsarech je však velkým překvapením a ukazuje, že ohřev polárních povrchových oblastí bombardováním částic není dostatečně účinný, aby vytvořil významnou tepelnou rentgenovou složku. "V případě tří milionu let starého pulsaru PSR B1929 + 10 je příspěvek z jakékoli vyhřívané polární oblasti menší než sedm procent z celkového detekovaného rentgenového toku," říká Becker.
Zdá se, že konvenční pohled není jediným způsobem, jak se na problém podívat. Alternativní teorie je, že teplo zachycené v pulsaru od jeho narození bude vedeno k pólu intenzivním magnetickým polem uvnitř pulsaru. Důvodem je, že teplo je přenášeno na elektrony, které jsou elektricky nabity, a tak budou směrovány magnetickými poli.
To znamená, že polární horká místa v mladších pulsarech jsou produkována převážně z tepla uvnitř pulsaru, spíše než z kolize částic z vnějšku pulsaru. Budou proto mizet z pohledu stejným způsobem jako emise po celé ploše. "Tento názor je stále předmětem diskuse, ale je velmi podporován novými pozorováními XMM-Newton," říká Becker.
Téměř čtyřicet let od objevu pulsarů se zdá, že staré pulsary mají stále nové triky pro výuku astronomů.
Původní zdroj: ESA News Release
