Астрономы, использующие рентгеновскую обсерваторию ESA XMM-Newton, обнаружили маленькую яркую «горячую точку». на поверхности нейтронной звезды под названием Геминга, на расстоянии 500 световых лет. Горячая точка размером с футбольное поле вызвана тем же механизмом, что и рентгеновские хвосты Джеминги. Это открытие идентифицирует отсутствующую связь между рентгеновским и гамма-излучением от Геминга.
Нейтронные звезды - самые маленькие из известных звезд. Это сверхплотные остатки массивных звезд, которые погибли в результате катастрофических взрывов, называемых сверхновыми. Они были выброшены в космос как пушечные ядра и вращаются с бешеной скоростью, магнитные поля в сотни миллиардов раз сильнее, чем у Земли.
В случае с Гемингой, это пушечное ядро содержит в полтора раза больше массы Солнца, сжатое в сферу шириной всего 20 километров и вращающееся четыре раза каждую секунду.
Облако, гудящее электрически заряженными частицами, окружает Геминга. Эти частицы находятся под воздействием своих магнитных и электрических полей. Обсерватория ESA XMM-Newton уже обнаружила, что некоторые из этих частиц выбрасываются в космос, образуя хвосты, которые текут за нейтронной звездой, когда она летит вперед.
Ученые не знали, образованы ли хвосты Геминга электронами или их двойными частицами с противоположным электрическим зарядом, называемыми позитронами. Тем не менее, они ожидали, что, если, например, электроны будут выброшены в космос, позитроны должны направляться вниз к самой нейтронной звезде, как в «своей цели». Там, где эти частицы ударяются о поверхность звезды, они должны создавать горячую точку, область значительно более горячую, чем окружающая среда.
Международная группа астрономов, возглавляемая Патрицией Каравео, IASF-CNR, Италия, сообщила об обнаружении такой горячей точки на Джеминге с помощью обсерватории ESM XMM-Newton.
При температуре около двух миллионов градусов эта горячая точка значительно жарче, чем полмиллиона градусов окружающей поверхности. Согласно этой новой работе, горячая точка Геминги всего в 60 метрах в радиусе.
«Эта горячая точка размером с футбольное поле, - сказал Каравео, - и является самым маленьким объектом, когда-либо обнаруженным за пределами нашей Солнечной системы». Детали этого размера в настоящее время могут быть измерены только на Луне и Марсе и даже тогда только с космического корабля на орбите вокруг них.
Наличие горячей точки подозревалось в конце 1990-х годов, но только теперь мы можем видеть ее «живой», испускающей рентгеновские лучи при вращении Джеминги, благодаря превосходной чувствительности рентгеновской обсерватории ESA, XMM-Newton.
Команда использовала Европейские камеры для получения фотонов (EPIC), чтобы провести исследование Джеминга, которое длится около 28 часов подряд и регистрирует время прибытия и энергию каждого рентгеновского фотона, который Геминга излучал в пределах досягаемости XMM-Newton.
«В общей сложности это составило 76 850 рентгеновских отсчетов? со времен Римской империи, вдвое больше, чем было собрано во всех предыдущих наблюдениях за Гемингой », - сказал Каравео.
Знание скорости вращения Джеминги и времени прибытия каждого фотона означало, что астрономы могли определить, какие фотоны приходили из каждой области нейтронной звезды при ее вращении.
Когда они сравнили фотоны, приходящие из разных областей звезды, они обнаружили, что «цвет» Рентгеновские лучи, которые соответствуют их энергии, изменились при вращении Джеминга. В частности, они могли ясно видеть отчетливое изменение цвета, когда горячая точка появлялась в поле зрения и затем исчезала за звездой.
Это исследование закрывает разрыв между рентгеновским и гамма-излучением нейтронных звезд. XMM-Ньютон показал, что они оба могут возникать через один и тот же физический механизм, а именно ускорение заряженных частиц в магнитосфере этих вырожденных звезд.
«Наблюдение Хеммы-Ньютона на Джеминге было особенно плодотворным», - сказал Норберт Шартель, научный сотрудник ЕКА по XMM-Ньютон. «В прошлом году это привело к открытию хвостов источника, и теперь оно нашло свою вращающуюся горячую точку».
Каравео уже применяет эту новую технику к другим пульсирующим нейтронным звездам, наблюдаемым XMM-Newton в поисках горячих точек. Это исследование представляет собой важный новый инструмент для понимания физики нейтронных звезд.
Источник: ESA News Release
