Dzięki danym z teleskopu XMM Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej, europejscy astronomowie zaobserwowali po raz pierwszy wirujące gorące plamy na powierzchni trzech bliskich sobie gwiazd.
Te wyniki zwiastują przełom w rozumieniu termicznej geografii gwiazd neutronowych i pomiarach niewielkich zjawisk na obiektach oddalonych o tysiące lat świetlnych.

Gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste i szybko obracające się obiekty, złożone głównie z neutronów. Są one ogromnie gorące w momencie narodzin, jako pozostałości po eksplozjach supernowych.

Astrofizycy zaproponowali pewien fizyczny mechanizm tłumaczący, że energia elektromagnetyczna emitowana przez gwiazdę może zostać wciągnięta z powrotem w jej powierzchnię, w pewnych regionach. Te miejsca osiągają temperatury znacznie wyższe niż reszta powierzchni. Tak szczególna geografia termiczna gwiazd neutronowych, nie została do tej pory zaobserwowana.

Trzej muszkieterowieESA

Lewa strona wykresu pokazuje emisję promienowania X dla trzech gwiazd neutronowych określanych jako Trzej Muszkieterowie. Podczas gdy temperatura większości powierzchni gwiazdy waha się pomiędzy 500 a 700 tys stopni Celsjusza, mniejsze plamy mają szczególnie wyższą temperatuę, powyżej 1 000 tys stopni. Rozmiary gorących plam sa różne na różnych gwiazdach. Prawy panel pokazuje jak zmienia się powierzchnia podczas wirowania gwiazdy. (UWAGA! skala nie została zachowana). Z animacji dowaidujemy się, że plamy na PSR 1055 i Geminga znikają podczas obrotu, a gwiazda PSR 0656 zachowuje swoją gorącą plamę zawsze na widoku. To kolejna wskazówka dla rozumienia geometrii gwiazdy neutronowej.

Wykorzystując dane z XMM-Newton, grupa europejskich astronomów zaobserwowała wirujące gorące plamy na trzech wyizolowanych gwiazdach neutronowych emitujących promieniowanie rentgenowskie i gamma. Te trzy gwiazdy to PSR B0656-14, PSR B1055-52 i Geminga, odpowiednio około 800, 2000 i 500 lat świetlnych od nas.

gwiazday neutronowa PSR B0656-14ESA

Obraz rentgenowski gwiazdy neutronowej PSR B0656-14, oddalonej od Ziemi o 800 lat świetlnych. Zdjęcie z 23 pażdziernika 2001

Tak jak dla normalnych gwiazd, temperaturę gwiazd neutronowych mierzymy poprzez analizę jej barwy, która informuje o ilości wypromieniowanej energii. Astronomowie podzielili powierzchnię gwiazdy neutronowej na 10 klinów i mierzyli poszczególne temperatury. Poprzez takie działanie lepiej obserwowali spadki i wzmocnienia emisji z powierzchni gwiazdy. Zmiany były wywołane właśnie poprzez pojawiające się wirujące plamy. Mogliśmy zaobserwować zmiany na powierzchni rzędu nawet 100m na obiekcie oddalonym o setki lat świetlnych!

gwiazday neutronowa PSR B1055-52ESA

Obraz rentgenowski gwiazdy neutronowej PSR B1055-52, oddalonej od Ziemi o 20800 lat świetlnych. Zdjęcie z 14 i 15 grudnia 2000 roku.

Grupa badawcza uważa, że gorące plamy są najprawdopodobniej powiązane z regionami biegunowymi jako miejscami, gdzie pole magnetyczne gwiazdy kieruje naładowane ładunki prosto na jej powierzchnię, w sposób podobny do efektu zórz polarnych.

Te wyniki to klucz do zrozumienia roli magnetosfery oraz całej złożoności zjawisk zachodzących na gwiazdach neutronowych. Stało się to możliwe dzięki obserwatorium XMM-Newton. Mamy nadzieję, że zastosujemy naszą metodę również w stosunku do innych gwiazd.” powiedział Patrizia Caraveo z Instituto Nazionale di Astrofisica w Milano we Włoszech.

Jednakże, cała sprawa w dalszym ciągu to zagadka dla naukowców. Cóż, jeśli okaże się, że nasi “Trzej Muszkieterowie” są w posiadaniu magnetosfery o porównywalnych właściowościach? Wtedy nie będziemy wiedzieli, dlaczego w trzech różnych przypadkach mamy do czynienia z innymi plamami – ich rozmiary wahają się od 60m do kilometra! Może jakiś inny, lepszy mechanizm wyjaśni różnice? Czy bedzie to znaczyć, że powinniśmy zmienić nasze spojrzenie na gwiazdy neutronowe i ich pola magnetyczne? Możemy postawić wiele różnych pytań

Autor

Aleksandra Drozd