Dank der Daten des ESM-Raumfahrzeugs XMM-Newton haben europäische Astronomen erstmals rotierende "Hot Spots" beobachtet. auf den Oberflächen von drei nahe gelegenen Neutronensternen.
Dieses Ergebnis liefert einen Durchbruch beim Verständnis der "thermischen Geographie". von Neutronensternen und bietet die erste Messung sehr kleiner Merkmale an Objekten, die Hunderte bis Tausende Lichtjahre entfernt sind. Die Spots variieren in der Größe von einem Fußballfeld bis zu einem Golfplatz.
Neutronensterne sind extrem dichte und schnell rotierende Sterne, die hauptsächlich aus Neutronen bestehen. Sie sind extrem heiß, wenn sie geboren werden, und sind Überreste von Supernovae-Explosionen. Es wird angenommen, dass sich ihre Oberflächentemperatur mit der Zeit allmählich abkühlt und nach 100 000 Jahren auf weniger als eine Million Grad abfällt.
Astrophysiker hatten jedoch die Existenz physikalischer Mechanismen vorgeschlagen, mit denen die von Neutronensternen emittierte elektromagnetische Energie in bestimmten Regionen zurück in ihre Oberfläche geleitet werden kann. Solche Bereiche oder "Hot Spots" würden dann wieder erwärmt und Temperaturen erreichen, die viel höher sind als der Rest der Kühlfläche. Solch eine eigentümliche "thermische Geographie" von Neutronensternen, obwohl spekuliert, konnte nie direkt zuvor beobachtet werden.
Mithilfe von XMM-Newton-Daten hat ein Team europäischer Astronomen rotierende Hot Spots auf drei isolierten Neutronensternen beobachtet, bei denen es sich um bekannte Röntgen- und Gammastrahlenemitter handelt. Die drei beobachteten Neutronensterne sind "PSR B0656-14", "PSR B1055-52" und "Geminga", etwa 800, 2000 und 500 Lichtjahre von uns entfernt.
Wie bei normalen Sternen wird die Temperatur eines Neutronensterns anhand seiner Farbe gemessen, die die Energie angibt, die der Stern abgibt. Die Astronomen haben die Neutronensternoberflächen in zehn Keile unterteilt und die Temperatur jedes Keils gemessen. Auf diese Weise konnten sie einen Anstieg und Abfall der Emission von der Oberfläche des Sterns beobachten, da die Hot Spots verschwinden und wieder erscheinen, während sich der Stern dreht. Es ist auch das erste Mal, dass Oberflächendetails mit einer Größe von weniger als 100 Metern bis etwa einem Kilometer auf der Oberfläche von Objekten identifiziert werden, die Hunderte bis Tausende Lichtjahre entfernt sind.
Das Team glaubt, dass die Hot Spots höchstwahrscheinlich mit den Polarregionen der Neutronensterne verbunden sind. Hier leitet das Magnetfeld des Sterns geladene Teilchen zurück zur Oberfläche, ähnlich wie das "Nordlicht" oder die Aurorae, die an den Polen von Planeten mit Magnetfeldern wie Erde, Jupiter und Saturn zu sehen sind .
"Dieses Ergebnis ist eine Premiere und ein Schlüssel zum Verständnis der inneren Struktur, der dominanten Rolle des Magnetfelds im Inneren des Sterns und seiner Magnetosphäre sowie der komplexen Phänomenologie der Neutronensterne." sagt Patrizia Caraveo vom Istituto Nazionale di Astrofisica (IASF), Mailand, Italien.
Dies war nur dank der neuen Funktionen des ESA XMM-Newton-Observatoriums möglich. Wir freuen uns darauf, unsere Methode auf viele weitere magnetisch isolierte Neutronensterne anzuwenden. schließt Caraveo.
Für die Astronomen gibt es jedoch noch ein Rätsel. Wenn die drei? Musketiere? Es wird vorausgesagt, dass Polkappen mit vergleichbaren Abmessungen vorhanden sind. Warum sind dann die in den drei Fällen beobachteten Hot Spots so unterschiedlich groß und reichen von 60 Metern bis zu einem Kilometer? Welche Mechanismen bestimmen den Unterschied? Oder bedeutet dies, dass einige der aktuellen Vorhersagen zu Magnetfeldern von Neutronensternen überarbeitet werden müssen?
Das Ergebnis von Andrea De Luca, Patrizia Caraveo, Sandro Mereghetti, Matteo Negroni (IASF) und Giovanni Bignami von CESR, Toulouse und der Universität Pavia wird in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 20. April 05 veröffentlicht (http: // www. journals.uchicago.edu/ApJ, Bd. 623: 1051-1069).
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
