A pulzárok a hatalmas csillagok gyorsan forgó holttestei. Egy ilyen rejtély: miért vannak a pulzárok millió fokos hotspotok a pólusuk körül? Az ESA XMM-Newton X-Ray megfigyelőközpontjából származó új adatok megkérdőjelezték azt az elméletet, miszerint a töltött részecskék ütköznek a pulsar felületével a pólusoknál. Az XMM-Newton nem látta a röntgenkibocsátást számos régi pulzátorban, amelyeknek nagyon fényesnek kellett volna lenniük, ha a részecskék folyamatosan ütköznek egymással.
Az ESA XMM-Newton röntgen megfigyelőközpontjának szuperérzékenysége kimutatta, hogy felül kell vizsgálni az uralkodó elméletet arról, hogy a csillagtest, amely pulzátorként ismert, miként hozza létre a röntgenfelvételt. Különösen az, hogy a neutroncsillagok hűtésénél látható millió fokos poláris hotspotok generálásához elsősorban a pulzár belsejéből kell származniuk, nem pedig kívülről.
Harminckilenc évvel ezelőtt, cambridge-i csillagászok, Jocelyn Bell-Burnell és Anthony Hewish fedezte fel a pulzárokat. Ezek az égi tárgyak a holt csillagok erősen mágnesesen forgó magjai, amelyek mindegyike csak 20 kilométer átmérőjű, de a Nap tömegének körülbelül 1,4-szerese. Még ma is zavaró csillagászok szerte a világon.
„Az az elmélet, hogy a pulzátorok miként bocsátják ki sugárzásukat, még gyerekcipőben jár, még közel negyven éves munka után is” - mondja Werner Becker, a Max-Planck Intézet fõr extraterrestrische Physik, Garching, Németország. Sok modell létezik, de nincs elfogadott elmélet. Most, az új XMM-Newton megfigyeléseknek köszönhetően, Becker és munkatársai talán találtak egy rejtvény fontos elemét, amely segít a teoretikusoknak elmagyarázni, hogy miért vannak a hűtött neutroncsillagok pontok a sarkvidéken.
A hatalmas csillagok összeomlásakor a neutroncsillagok több mint milliárd (1012 K) fokos hőmérsékleten képződnek. Amint születnek, elkezdenek lehűlni. A lehűlésüknek attól függ, hogy a bennük levő túlzott anyag fizikai tulajdonságai milyenek.
A korábbi röntgen-műholdakkal végzett megfigyelések kimutatták, hogy a lehűtött neutroncsillagok röntgenfelvétele a pulzár három régiójából származik. Először is, az egész felület olyan meleg, hogy röntgen sugárzást bocsát ki. Másodszor, a pulsar mágneses környezetében vannak töltött részecskék, amelyek röntgen sugarat bocsátanak ki, amikor kifelé mozognak a mágneses mező vonalai mentén. Harmadszor, és a legújabb vizsgálat szempontjából döntő jelentőségű, a fiatalabb pulzátorok röntgenpontos pontokat mutatnak pólusukon.
Mostanáig a csillagászok úgy gondolták, hogy hotspotok keletkeznek, amikor a töltött részecskék ütköznek a pulsar felületével a pólusoknál. A legfrissebb XMM-Newton eredmények azonban megkérdőjelezték ezt a nézetet.
Az XMM-Newton részletes képet adott az öt pulzátor röntgenkibocsátásáról, amelyek mindegyike több millió éves volt. „Más röntgen műhold nem képes ezt a munkát elvégezni. Csak az XMM-Newton képes megfigyelni röntgenkibocsátásának részleteit ”- mondja Becker. Ő és munkatársai nem találtak bizonyítékot sem a felületi emisszióra, sem a poláris hotspotokra, bár láttak emissziót a kifelé mozgó részecskékből.
A felületkibocsátás hiánya nem meglepő. Születésük óta eltelt több millió év alatt ezek a pulzátorok milliárd fokról 500 000 Celsius-fokra kevesebbre hűttek le, ami azt jelenti, hogy felületi röntgenkibocsátásuk elhalványult.
Nagyon meglepő azonban a régi pulzátorokban a poláris hotspotok hiánya, amely azt mutatja, hogy a sarki felszíni régiók részecskebombázással történő hevítése nem elég hatékony ahhoz, hogy jelentős hőröntgen komponens jöjjön létre. "Hárommillió éves PSR B1929 + 10 pulzár esetén a fűtött sarki régiók hozzájárulása kevesebb, mint az összes kimutatott röntgenáram hét százaléka" - mondja Becker.
Úgy tűnik, hogy a hagyományos nézet nem az egyetlen módja annak, hogy a problémát megvizsgáljuk. Alternatív elmélet az, hogy a pulzárban a születése óta csapdába esett hőt a pólusok intenzív mágneses tere vezeti a pólusokhoz. Ennek oka az, hogy a hőt elektronok továbbítják, amelyek elektromosan töltöttek, és így a mágneses mezők irányítják.
Ez azt jelenti, hogy a fiatalabb pulzátorok sarkvidéki forró pontjai elsősorban a pulzáron belüli hőből származnak, nem pedig a pulzáron kívüli részecskék ütközéséből. Ezért elhalványulnak a nézetből ugyanúgy, mint a felszíni kibocsátás. "Ezt a nézetet még vitatják, de nagyon támogatják az új XMM-Newton megfigyelések" - mondja Becker.
Közel negyven évvel a pulzátorok felfedezése óta úgy tűnik, hogy a régi pulzátoroknak még mindig vannak új trükkök a csillagászok tanításához.
Eredeti forrás: ESA sajtóközlemény
