Το διαστημικό παρατηρητήριο XMM-Newton βλέπει 'καυτά σημεία' σε άστρο νετρονίων

Πηγή: ESA, 25 Απριλίου 2005

Εικόνα στις ακτίνες-X του άστρου νετρονίων 'Geminga'

Χάρις στα στοιχεία από το διαστημικό σκάφος XMM-Newton της ESA, οι ευρωπαίοι αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά περιστρεφόμενα καυτά σημεία στις επιφάνειες τριών κοντινών άστρων νετρονίων. Και το γεγονός αυτό είναι μια σημαντική ανακάλυψη για την κατανόηση της 'θερμικής γεωγραφίας' των άστρων νετρονίων, αλλά είναι και η πρώτη μέτρηση κάποιων πολύ μικρών χαρακτηριστικών γνωρισμάτων σε αντικείμενα εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός μακριά. Τα σημεία αυτά ποικίλλουν σε μέγεθος, ξεκινώντας από ένα γήπεδο ποδοσφαίρου έως ενός γηπέδου γκολφ.

Τα αστέρια νετρονίων είναι εξαιρετικά πυκνά, αποτελούνται κυρίως από νετρόνια. και περιστρέφονται πολύ γρήγορα. Είναι εξαιρετικά καυτά όταν γεννιούνται, όντας κατάλοιπα των εκρήξεων μιας σουπερνόβας. Η θερμοκρασία της επιφάνειάς τους θεωρείται ότι ψύχεται βαθμιαία με το χρόνο, έτσι φτάνει σε λιγότερο από ένα εκατομμύριο βαθμούς μετά από 100.000 χρόνια.

Εντούτοις, οι αστροφυσικοί είχαν προτείνει από παλιά την ύπαρξη φυσικών μηχανισμών με τους οποίους η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, που εκπέμφθηκε από τα αστέρια νετρονίων θα μπορούσε να διοχετευθεί πίσω στην επιφάνειά τους σε ορισμένες περιοχές. Τέτοιες περιοχές, ή καυτά σημεία, θα θερμαίνονταν εκ νέου έπειτα και θα είχαν θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από το υπόλοιπο της ψυχρής επιφάνειας. Τέτοια ιδιαίτερη 'θερμική γεωγραφία' των άστρων νετρονίων, αν και το είχαν υποψιαστεί οι αστροφυσικοί, δεν θα μπορούσε ποτέ να παρατηρηθεί άμεσα πριν λίγο.

Χρησιμοποιώντας όμως τα στοιχεία του XMM-Newton, μια ομάδα ευρωπαίων αστρονόμων έχει παρατηρήσει περιστρεφόμενα καυτά σημεία σε τρία απομονωμένα αστέρια νετρονίων, που είναι γνωστό ότι εκπέμπουν ακτίνες X και γάμμα. Τα τρία άστρα νετρονίων είναι το PSR B0656-14, το PSR B1055-52 και το Geminga, αντίστοιχα σε περίπου 800, 2000 και 500 έτη φωτός μακριά από μας.

Όπως και στα κανονικά αστέρια, η θερμοκρασία ενός άστρου νετρονίων μετράται με τη βοήθεια του χρώματός του που δείχνει την ενέργεια που εκπέμπει  το αστέρι. Οι αστρονόμοι έχουν διαιρέσει τις επιφάνειες των άστρων νετρονίων σε δέκα μέρη και έχουν μετρήσει τη θερμοκρασία κάθε τμήματος.

Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να παρατηρήσουν την άνοδο και την πτώση της εκπομπής από την επιφάνεια του αστεριού, καθώς τα καυτά σημεία εξαφανίζονται και εμφανίζονται πάλι ενώ το αστέρι περιστρέφεται. Είναι, επίσης, η πρώτη φορά που λεπτομέρειες της επιφάνειας, που κυμαίνονται σε μέγεθος κατά τι λιγότερο από 100 μέτρα έως περίπου ένα χιλιόμετρο, μπορούν να προσδιοριστούν στην επιφάνεια αντικειμένων εκατοντάδων έως χιλιάδων ετών φωτός μακριά.

Η επιστημονική ομάδα σκέφτεται ότι τα καυτά σημεία συνδέονται πιθανότατα με τις πολικές περιοχές των άστρων νετρονίων. Εκεί όπου καταλήγουν οι μαγνητικές γραμμές του πεδίου του άστρου και τα φορτισμένα σωματίδια γυρίζουν πίσω προς την επιφάνεια, με έναν τρόπο παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει και με το Βόρειο Σέλας, στους πόλους των πλανητών που έχουν μαγνητικά πεδία, όπως είναι η Γη, ο Δίας και ο Κρόνος.

"Αυτό το αποτέλεσμα είναι κλειδί για να καταλάβουμε την εσωτερική δομή, τον κυρίαρχο ρόλο του μαγνητικού πεδίου που εισχωρεί στο εσωτερικό αστεριών και τη μαγνητόσφαιρά του, καθώς και τη σύνθετη φαινομενολογία των άστρων νετρονίων", λέει η Patrizia Caraveo του Istituto Nazionale Di Astrofisica (IASF) στο Μιλάνο.

Εντούτοις, υπάρχει ακόμα ένας γρίφος για τους αστρονόμους. Εάν τα τρία άστρα έχουν πολικές περιοχές παρόμοιων διαστάσεων, γιατί τότε τα καυτά σημεία, στις τρεις περιπτώσεις,  παρατηρούνται να έχουν τόσο διαφορετικό μέγεθος, που κυμαίνεται από 60 μέτρα ως ένα χιλιόμετρο; Ποιοι μηχανισμοί καθορίζουν αυτή τη διαφορά; Μήπως αυτό σημαίνει ότι μερικές από τις σημερινές προβλέψεις για τα μαγνητικά πεδία στα αστέρια νετρονίων, πρέπει να αναθεωρηθούν;

Η έρευνα αυτή των ερευνητών δημοσιεύθηκε στο Αστροφυσικό Περιοδικό.