Pulsar RX J0720.4-3125 zajatý XMM-Newtonem. Klikni pro zvětšení
Vesmírná observatoř XMM-Newton v ESA obíhající rentgenový dalekohled ESA našel neutronovou hvězdu, která je mimo kontrolu. Celková teplota objektu se nemění, pouze se otáčí a pomalu zobrazuje různým oblastem pozorovatelům zde na Zemi - jako vlnitý vrchol. Tato pozorování pomohou astronomům porozumět některým vnitřním procesům, kterými se řídí tyto druhy objektů.
Mezinárodní skupina astrofyziků na základě údajů z rentgenové observatoře XMM-Newton ESA zjistila, že jedna rotující neutronová hvězda se nezdá být stabilním rotátorem, který by vědci očekávali. Tato rentgenová pozorování slibují nový pohled na tepelný vývoj a konečně na vnitřní strukturu neutronových hvězd.
Spinning neutronové hvězdy, také známé jako pulsary, jsou obecně známé jako vysoce stabilní rotátory. Díky svým periodickým signálům, vysílaným buď v rádiu nebo v rentgenové vlnové délce, mohou sloužit jako velmi přesné astronomické „hodiny“.
Vědci zjistili, že v posledních čtyřech a půl letech teplota jednoho tajemného objektu s názvem RX J0720.4-3125 neustále rostla. Nedávná pozorování však ukázala, že se tento trend obrátil a teplota nyní klesá.
Podle vědců tento účinek není způsoben skutečnými změnami teploty, ale spíše změnou geometrie pozorování. RX J0720.4-3125 je s největší pravděpodobností „precesní“, to znamená, že pomalu klesá, a proto v průběhu času vystavuje pozorovatelům různé oblasti povrchu.
Neutronové hvězdy jsou jedním z koncových bodů hvězdné evoluce. S hmotností srovnatelnou s hmotou našeho Slunce omezenou na kouli o průměru 20 až 40 km je jejich hustota ještě o něco vyšší než hustota atomového jádra - miliarda tun na krychlový centimetr. Brzy po jejich narození při výbuchu supernovy je jejich teplota řádově 1 000 000 stupňů Celsia a většina jejich tepelné emise klesá v rentgenovém pásmu elektromagnetického spektra. Mladé izolované neutronové hvězdy se pomalu ochladzují a trvá milión let, než se stanou příliš chladnými, než aby byly pozorovatelné v rentgenovém záření.
Je známo, že neutronové hvězdy mají velmi silná magnetická pole, obvykle několik bilionůkrát silnější než Země. Magnetické pole může být tak silné, že ovlivňuje přenos tepla z vnitřku hvězd skrze kůru, což vede k horkým bodům kolem magnetických pólů na povrchu hvězdy.
V rentgenovém spektru dominuje emise z těchto teplejších polárních čepic. Je známo jen několik izolovaných neutronových hvězd, z nichž můžeme přímo pozorovat tepelnou emisi z povrchu hvězdy. Jedním z nich je RX J0720.4-3125, rotující s periodou asi osm a půl sekundy. "Vzhledem k dlouhému časovému měřítku chlazení bylo proto velmi neočekávané pozorovat, jak se jeho rentgenové spektrum mění v průběhu několika let," řekl Frank Haberl z Institutu Max-Planck pro mimozemskou fyziku v Garchingu (Německo), který vedl výzkum skupina.
"Je velmi nepravděpodobné, že by se globální teplota neutronové hvězdy rychle změnila." Spíše vidíme různé oblasti hvězdného povrchu v různých časech. To je také pozorováno během rotační periody neutronové hvězdy, když se horká místa pohybují dovnitř a mimo naši linii dohledu, a tak jejich příspěvek k celkovým změnám emisí, “pokračoval Haberl.
Podobný účinek na mnohem delším časovém měřítku lze pozorovat, když neutronová hvězda precesuje (podobně jako rotující vrchol). V tomto případě se osa rotace sama pohybuje kolem kužele, což vede k pomalé změně geometrie pozorování v průběhu let. Volná precese může být způsobena mírnou deformací hvězdy z dokonalé koule, která může mít svůj původ ve velmi silném magnetickém poli.
Během prvního pozorování RX J0720.4-3125 v XMM-Newtonu v květnu 2000 byla pozorovaná teplota minimální a chladnější větší místo bylo převážně vidět. Na druhou stranu, o čtyři roky později (květen 2004) se na precesi objevilo především druhé, teplejší a menší místo, které způsobilo pozorované zvýšení teploty. To pravděpodobně vysvětluje pozorované kolísání teploty a emisních oblastí a jejich antikorelaci.
Haberl a jeho kolegové ve své práci vyvinuli model pro RX J0720.4-3125, který může vysvětlit mnoho zvláštních charakteristik, které byly dosud výzvou vysvětlit. V tomto modelu je dlouhodobá změna teploty způsobena různými frakcemi dvou horkých polárních uzávěrů, které vstupují do úvahy jako precesy hvězd s dobou asi sedmi až osmi let.
Aby takový model fungoval, musí mít dvě emitující polární oblasti různé teploty a velikosti, jak to bylo nedávno navrženo v případě jiného člena stejné třídy izolovaných neutronových hvězd.
Podle týmu je RX J0720.4-3125 pravděpodobně nejlepším případem pro studium precese neutronové hvězdy pomocí rentgenové emise přímo viditelné z hvězdného povrchu. Precese může být mocným nástrojem pro zkoušení vnitřku neutronových hvězd a dozvědět se o stavu hmoty za podmínek, které v laboratoři nedokážeme vyrobit.
Pro další sledování tohoto zajímavého objektu jsou plánována další pozorování XMM-Newton. "Pokračujeme v teoretickém modelování, ze kterého se chceme dozvědět více o tepelném vývoji, geometrii magnetického pole této konkrétní hvězdy a vnitřní struktuře neutronových hvězd obecně," uzavřel Haberl.
Původní zdroj: ESA Portal
