Pulsars sunt cadavrele învârtite rapid de stele masive. Un astfel de mister: de ce pulsars au milioane de grade în jurul polilor lor? Noile date de la observatorul XMM-Newton de la ESA au pus la îndoială teoria că particulele încărcate se ciocnesc cu suprafața pulsarului la poli. XMM-Newton nu a reușit să vadă emisiile de raze X în mai multe pulsars vechi care ar fi trebuit să fie foarte luminoase dacă particulele se ciocneau continuu.
Super-sensibilitatea observatorului de raze X XMM-Newton de la ESA a arătat că teoria dominantă a modului în care cadavrele stelare, cunoscute sub numele de pulsars, generează razele X trebuie să fie revizuite. În special, energia necesară pentru a genera punctele polare de un milion de grade văzute pe stelele de neutroni de răcire poate veni predominant din interiorul pulsarului, nu din exterior.
Acum treizeci și nouă de ani, astronomii Cambridge Jocelyn Bell-Burnell și Anthony Hewish au descoperit pulsarii. Aceste obiecte cerești sunt nucleele puternic învârtite de stele moarte, fiecare la doar 20 de kilometri și totuși conțin de aproximativ 1,4 ori masa Soarelui. Chiar și astăzi, aceștia perplexizează astronomi din întreaga lume.
„Teoria modului în care pulsarsele își emit radiația este încă la început, chiar și după aproape patruzeci de ani de muncă”, spune Werner Becker, Institutul Max-Planck, extraterrestrische Physik, Garching, Germania. Există multe modele, dar nu există o teorie acceptată. Acum, datorită noilor observații XMM-Newton, este posibil ca Becker și colegii săi să fi găsit o piesă crucială a puzzle-ului care să îi ajute pe teoreticieni să explice de ce stelele de neutron răcoritoare au puncte de foc în regiunile lor polare.
Stelele neutronice sunt formate cu temperaturi mai mari de 10 miliarde (1012 K) grade în timpul prăbușirii stelelor masive. De îndată ce se nasc, încep să se răcească. Modul de răcire trebuie să depindă de proprietățile fizice ale materiei superdense din interiorul lor.
Observațiile efectuate cu sateliții de raze X anterioare au arătat că razele X de la stelele de neutron de răcire provin din trei regiuni ale pulsarului. În primul rând, întreaga suprafață este atât de fierbinte încât emite raze X. În al doilea rând, există particule încărcate în mediul magnetic al pulsarului, care emit și raze X pe măsură ce se deplasează spre exterior, de-a lungul liniilor câmpului magnetic. În al treilea rând, și crucial pentru această ultimă investigație, pulsarsii mai tineri prezintă puncte de raze X la poli.
Până acum, astronomii credeau că hotspoturile sunt produse atunci când particulele încărcate se ciocnesc cu suprafața pulsarului la poli. Cu toate acestea, ultimele rezultate XMM-Newton au pus la îndoială acest punct de vedere.
XMM-Newton a surprins vizualizări detaliate ale emisiilor de raze X de la cinci pulsars, fiecare având până la câteva milioane de ani. „Niciun alt satelit cu raze X nu poate face acest lucru. Doar XMM-Newton este capabil să observe detalii despre emisiile lor de raze X ”, spune Becker. El și colaboratorii săi nu au găsit nicio dovadă de emisie de suprafață și nici de hotspoturi polare, deși au văzut emisiile din particulele în mișcare exterioară.
Lipsa emisiilor de suprafață nu este o surpriză. În câteva milioane de ani de la naștere, aceste pulsars s-au răcit de la miliarde de grade la mult mai puțin de 500 000 de grade Celsius, ceea ce înseamnă că emisia lor de raze X de suprafață s-a stins din vedere.
Cu toate acestea, lipsa punctelor polare din pulsars vechi este o mare surpriză și arată că încălzirea regiunilor polare ale suprafeței prin bombardarea cu particule nu este suficient de eficientă pentru a produce o componentă semnificativă a radiografiei. „În cazul PSR B1929 + 10 pulsar vechi de trei milioane de ani, contribuția din orice regiune polară încălzită este mai mică de șapte la sută din totalul fluxului de raze X detectat”, spune Becker.
Se pare că concepția convențională nu este singura modalitate de a privi problema. O teorie alternativă este aceea că căldura prinsă în pulsar de la nașterea sa va fi ghidată la poli de câmpul magnetic intens din pulsar. Acest lucru se datorează faptului că căldura este transportată pe electroni, care sunt încărcați electric și astfel vor fi direcționate de câmpuri magnetice.
Aceasta înseamnă că punctele fierbinți polari din pulsars mai tineri sunt produse preponderent din căldură în pulsar, mai degrabă decât din coliziunea particulelor din afara pulsarului. Prin urmare, acestea vor dispărea din vedere în același mod cu emisiile la suprafață. „Această părere este încă în discuție, dar este foarte susținută de noile observații XMM-Newton”, spune Becker.
La aproape patruzeci de ani de la descoperirea pulsarsilor, se pare că pulsars vechi au încă trucuri noi pentru a învăța astronomii.
Sursa originală: Comunicat de presă ESA
