Astronomowie korzystający z obserwatorium rentgenowskiego ESA XMM-Newton wykryli mały, jasny „gorący punkt”? na powierzchni gwiazdy neutronowej o nazwie Geminga, w odległości 500 lat świetlnych. Hot spot ma rozmiar boiska do piłki nożnej i jest spowodowany tym samym mechanizmem, który wytwarza ogony rentgenowskie Gemingi. To odkrycie identyfikuje brakujące ogniwo między promieniowaniem rentgenowskim a promieniowaniem gamma z Gemingi.
Gwiazdy neutronowe są najmniejszymi znanymi rodzajami gwiazd. Są to bardzo gęste pozostałości masywnych gwiazd, które zginęły w kataklizmicznych eksplozjach zwanych supernowymi. Zostały wyrzucone w kosmos jak kule armatnie i zaczęły wirować z wściekłością, a pola magnetyczne były setki miliardów razy silniejsze niż Ziemia.
W przypadku Gemingi ta kula armatnia zawiera półtora raza masę Słońca, wciśniętą w kulę o średnicy zaledwie 20 kilometrów i obracającą się cztery razy na sekundę.
Chmura tętniąca elektrycznie naładowanymi cząsteczkami otacza Gemingę. Cząstki te są otoczone przez pola magnetyczne i elektryczne. Obserwatorium XMM-Newton ESA odkryło już, że niektóre z tych cząstek są wyrzucane w przestrzeń, tworząc ogony, które przepływają za gwiazdą neutronową podczas jej lotu.
Naukowcy nie wiedzieli, czy ogony Gemingi są tworzone przez elektrony, czy też przez ich bliźniacze cząsteczki o przeciwnym ładunku elektrycznym, zwane pozytronami. Niemniej jednak spodziewali się, że jeśli na przykład elektrony zostaną wyrzucone w przestrzeń, pozytony powinny zostać skierowane w dół w kierunku samej gwiazdy neutronowej, jak w „celu własnym”. Gdy cząsteczki te uderzą w powierzchnię gwiazdy, powinny stworzyć punkt zapalny, region znacznie gorętszy niż otoczenie.
Międzynarodowy zespół astronomów, kierowany przez Patrizię Caraveo, IASF-CNR, Włochy, doniósł teraz o wykryciu takiego gorącego miejsca na Gemingi za pomocą obserwatorium ESM XMM-Newton.
Przy temperaturze około dwóch milionów stopni ten gorący punkt jest znacznie gorętszy niż pół miliona stopni otaczającej powierzchni. Według tej nowej pracy, gorący punkt Gemingi ma promień zaledwie 60 metrów.
„To gorące miejsce ma rozmiar boiska do piłki nożnej”, powiedział Caraveo, „i jest najmniejszym obiektem wykrytym poza naszym Układem Słonecznym”. Szczegóły tego rozmiaru można obecnie zmierzyć tylko na Księżycu i Marsie, a nawet wtedy tylko z statku kosmicznego na orbicie wokół nich.
Obecność gorącego punktu była podejrzewana pod koniec lat 90. XX wieku, ale dopiero teraz możemy go zobaczyć „na żywo”, emitującego promieniowanie rentgenowskie podczas obracania się Gemingi, dzięki wyższej czułości obserwatorium rentgenowskiego ESA, XMM-Newton.
Zespół wykorzystał European Photon Imaging Cameras (EPIC) do przeprowadzenia badania Gemingi, trwającego około 28 kolejnych godzin i rejestrującego czas przybycia i energię każdego fotonu rentgenowskiego emitowanego przez Gemingę w zasięgu ręki XMM-Newtona.
„W sumie było to 76 850 zliczeń rentgenowskich? dwa razy tyle, ile zebrano we wszystkich poprzednich obserwacjach Gemingi od czasów Cesarstwa Rzymskiego - powiedział Caraveo.
Znajomość prędkości obrotowej Gemingi i czasu przybycia każdego fotonu oznaczała, że astronomowie mogli określić, które fotony nadchodzą z każdego regionu gwiazdy neutronowej podczas jej obrotu.
Kiedy porównali fotony pochodzące z różnych regionów gwiazdy, odkryli, że? Kolor? promieni rentgenowskich, które odpowiadają ich energii, zmieniały się w miarę obracania się Gemingi. W szczególności mogli wyraźnie zobaczyć wyraźną zmianę koloru, gdy gorące miejsce pojawiło się, a następnie zniknęło za gwiazdą.
Badanie to wypełnia lukę między emisją promieni X i gamma z gwiazd neutronowych. XMM-Newton wykazał, że oba mogą pochodzić poprzez ten sam mechanizm fizyczny, a mianowicie przyspieszenie naładowanych cząstek w magnetosferze tych zdegenerowanych gwiazd.
„Obserwacja Gemingi przez XMM-Newton była szczególnie owocna”, powiedział Norbert Schartel, naukowiec projektu ESA w XMM-Newton. „W ubiegłym roku odkrył ogony źródłowe, a teraz znalazł swój obrotowy punkt zapalny”.
Caraveo już stosuje tę nową technikę do innych pulsujących gwiazd neutronowych obserwowanych przez XMM-Newton w poszukiwaniu gorących punktów. Badania te stanowią ważne nowe narzędzie do zrozumienia fizyki gwiazd neutronowych.
Oryginalne źródło: ESA News Release
