Пульсар RX J0720.4-3125 захвачен XMM-Newton. нажмите, чтобы увеличить
Орбитальный рентгеновский телескоп ЕКА, космическая обсерватория XMM-Newton, обнаружил неконтролируемую нейтронную звезду. Общая температура объекта не меняется, она просто падает и медленно отображает различные области для наблюдателей здесь на Земле - как колеблющаяся вершина. Эти наблюдения помогут астрономам понять некоторые внутренние процессы, которые управляют объектами такого типа.
Используя данные рентгеновской обсерватории ESA XMM-Newton, международная группа астрофизиков обнаружила, что одна вращающаяся нейтронная звезда, по-видимому, не является той стабильной, которую ожидают ученые-вращатели. Эти рентгеновские наблюдения обещают дать новое понимание тепловой эволюции и, наконец, внутренней структуры нейтронных звезд.
Как известно, вращающиеся нейтронные звезды, также известные как пульсары, являются высокостабильными вращателями. Благодаря своим периодическим сигналам, излучаемым либо по радио, либо по длине волны рентгеновского излучения, они могут служить очень точными астрономическими «часами».
Ученые обнаружили, что в течение последних четырех с половиной лет температура одного загадочного объекта, названного RX J0720.4-3125, продолжала повышаться. Тем не менее, самые последние наблюдения показали, что эта тенденция изменилась, и температура в настоящее время снижается.
По словам ученых, этот эффект связан не с реальным изменением температуры, а с изменением геометрии обзора. RX J0720.4-3125, скорее всего, «прецессирует», то есть медленно падает и, следовательно, со временем подвергает наблюдателей различным областям поверхности.
Нейтронные звезды являются одной из конечных точек звездной эволюции. С массой, сравнимой с массой нашего Солнца, ограниченной сферой диаметром 20-40 км, их плотность даже несколько выше, чем у атомного ядра - миллиард тонн на кубический сантиметр. Вскоре после их рождения при взрыве сверхновой их температура составляет порядка 1 000 000 градусов по Цельсию, и основная часть их теплового излучения попадает в рентгеновский диапазон электромагнитного спектра. Молодые изолированные нейтронные звезды медленно остывают, и требуется миллион лет, прежде чем они станут слишком холодными, чтобы их можно было наблюдать в рентгеновских лучах.
Известно, что нейтронные звезды обладают очень сильными магнитными полями, обычно в несколько триллионов раз сильнее, чем у Земли. Магнитное поле может быть настолько сильным, что оно влияет на перенос тепла от внутренней части звезды через кору, что приводит к появлению горячих точек вокруг магнитных полюсов на поверхности звезды.
Именно излучение этих более горячих полярных шапок доминирует в рентгеновском спектре. Известно лишь несколько изолированных нейтронных звезд, из которых мы можем непосредственно наблюдать тепловое излучение с поверхности звезды. Одним из них является RX J0720.4-3125, вращающийся с периодом около восьми с половиной секунд. «Учитывая длительную временную шкалу охлаждения, было очень неожиданно увидеть, что его рентгеновский спектр меняется в течение пары лет», - сказал Фрэнк Хаберл из Института внеземной физики им. Макса Планка в Гархинге (Германия), который руководил исследованиями. группа.
«Маловероятно, что глобальная температура нейтронной звезды так быстро меняется. Мы скорее видим разные области звездной поверхности в разное время. Это также наблюдается в течение периода вращения нейтронной звезды, когда горячие точки движутся внутрь и за пределы нашей прямой видимости, и поэтому их вклад в общее излучение изменяется », - продолжил Хаберл.
Подобный эффект в гораздо большем масштабе времени можно наблюдать, когда нейтронная звезда прецессирует (аналогично волчок). В этом случае сама ось вращения движется вокруг конуса, что приводит к медленному изменению геометрии обзора с течением времени. Свободная прецессия может быть вызвана небольшой деформацией звезды из идеальной сферы, которая может возникнуть в очень сильном магнитном поле.
Во время первого наблюдения XMM-Ньютона RX J0720.4-3125 в мае 2000 года наблюдаемая температура была минимальной, а более холодное, более крупное пятно было преимущественно видимым. С другой стороны, четыре года спустя (май 2004 г.) прецессия выявила в основном вторую, более горячую и меньшую точку, что привело к наблюдаемому повышению температуры. Это, вероятно, объясняет наблюдаемое изменение температуры и излучающих площадей, а также их антикорреляцию.
В своей работе Хаберл и его коллеги разработали модель для RX J0720.4-3125, которая может объяснить многие из специфических характеристик, которые до сих пор было сложно объяснить. В этой модели долговременное изменение температуры вызывается различными долями двух горячих полярных шапок, которые появляются в виде прецессии звезды с периодом от семи до восьми лет.
Чтобы такая модель работала, две излучающие полярные области должны иметь разные температуры и размеры, как это было недавно предложено в случае другого члена того же класса изолированных нейтронных звезд.
По мнению команды, RX J0720.4-3125, вероятно, является лучшим случаем для изучения прецессии нейтронной звезды с помощью ее рентгеновского излучения, непосредственно видимого с поверхности звезды. Прецессия может быть мощным инструментом для исследования внутренней части нейтронной звезды и изучения состояния вещества в условиях, которые мы не можем создать в лаборатории.
Дополнительные наблюдения XMM-Ньютона запланированы, чтобы далее контролировать этот интригующий объект. «Мы продолжаем теоретическое моделирование, из которого мы надеемся узнать больше о тепловой эволюции, геометрии магнитного поля этой конкретной звезды и внутренней структуре нейтронных звезд в целом», - заключил Хаберл.
Источник: ESA Portal
