Το διαστημικό παρατηρητήριο Integral βρίσκει το πιο γρήγορο περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων

Πηγή: ESA, 17 Φεβρουαρίου 2007

Αστρονόμοι με τη βοήθεια του παρατηρητηρίου ακτίνων γάμμα Integral της ESA, έχουν ανιχνεύσει το γρηγορότερο περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων που είδαμε ποτέ. Αυτό το μικροσκοπικό αστρικό πτώμα περιστρέφεται 1.122 φορές το κάθε δευτερόλεπτο. Εάν επιβεβαιωθεί η παρατήρηση, τότε η ανακάλυψη δίνει στους αστρονόμους την δυνατότητα να καταλάβουν τι συμβαίνει στα εσωτερικά του νεκρού άστρου.

Το άστρο νετρονίων, γνωστό με τον αριθμό XTE J1739-285, ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια μιας από τις ενεργές φάσεις του στις 19 Οκτωβρίου του 1999 από τον δορυφόρο των ακτίνων X Rossi (RXTE) της NASA. Τον Αύγουστο του 2005, κι ενώ το Integral έλεγχε τη διόγκωση του γαλαξία, το νεκρό άστρο XTE J1739-285 άρχισε να επιστρέφει στη ζωή. Κι έναν περίπου μήνα αργότερα το παρατηρητήριο Integral ανακάλυψε τις πρώτες σύντομες εκρήξεις ακτίνων X από το αντικείμενο.

Ο Erik Kuulkers υπεύθυνος του επιστημονικού κέντρου Integral, που καθοδηγεί το πρόγραμμα ελέγχου της γαλαξιακής διόγκωσης, ενημέρωσε τον Philip Kaaret, στο πανεπιστήμιο της Iowa, για το τι συμβαίνει στο τέλος του Οκτωβρίου. Και ο Kaaret κανόνισε ο δορυφόρος RXTE να παρατηρήσει το άστρο XTE J1739-285 μεταξύ 31 Οκτωβρίου και 16 Νοεμβρίου. Έτσι, οι δύο δορυφόροι μαζί κατέγραψαν περίπου είκοσι εκρήξεις μεταξύ του Σεπτεμβρίου και του Νοεμβρίου.

Όταν ένα άστρο πεθαίνει δεν σημαίνει και ότι η ζωή του τελειώνει. Ένα άστρο νετρονίων είναι η μικροσκοπική καρδιά ενός άστρου που κατέρρευσε. Με μία διάμετρο περίπου 10 χιλιόμετρα και μάζα σχεδόν τη μάζα του ήλιου, το εσωτερικό ενός άστρου νετρονίων είναι η πιο εξωτική σφαίρα που μπορούν οι αστρονόμοι να φανταστούν. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους μια κουταλιά υλικού από ένα άστρο νετρονίων ζυγίζει εκατό εκατομμύριο τόνους.

Όταν ένα άστρο νετρονίων όμως είναι σε τροχιά γύρω από ένα άλλο άστρο, το ισχυρό πεδίο βαρύτητας του μπορεί να τραβήξει αέριο από το άλλο άστρο. Κι αυτό το υλικό 'ντύνει' την επιφάνεια του άστρου νετρονίων. Όταν όμως το επίστρωμα φθάσει σε ένα ύψος μεταξύ 5-10 μέτρων, το αέριο αναφλέγεται με μια θερμοπυρηνική έκρηξη. Αυτή η τεράστια απελευθέρωση της ενέργειας διαρκεί γενικά από λίγα δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά και συνοδεύεται με μια έκρηξη ακτίνων X.

Οι προηγούμενες παρατηρήσεις άλλων άστρων νετρονίων έχουν δείξει ότι οι ταλαντώσεις των εκρήξεων των ακτίνων X που εκπέμπονται είναι ανάλογες του ρυθμού ιδιοπεριστροφής των άστρων νετρονίων. Έτσι η ομάδα άρχισε να αναλύει τις εκρήξεις του XTE J1739-285 για να δει τις ταλαντώσεις. Και αυτό που βρήκαν τους άφησε κατάπληκτους. Στη φωτεινότερη έκρηξη, που κατέγραψε το RXTE στις 4 Νοεμβρίου, υπήρξαν πράγματι ταλαντώσεις (αναλαμπές) αλλά ήταν σχεδόν διπλάσιας ταχύτητας από όσο είχαν παρατηρήσει μέχρι τότε. Συγκεκριμένα, οι ταλαντώσεις πραγματοποιούνταν 1.122 φορές το δευτερόλεπτο.

Προηγουμένως, τα γρηγορότερα άστρα νετρονίων ήταν γνωστά πως κάνουν 270 έως 619 στροφές το δευτερόλεπτο. Αυτό είχε οδηγήσει μερικούς αστρονόμους στην εκτίμηση, χρησιμοποιώντας στατιστικά επιχειρήματα, ότι η πιο γρήγορη περιστροφή ενός άστρου νετρονίων θα μπορούσε να ήταν 760 Hz. Εάν οι νέες παρατηρήσεις όμως επιβεβαιωθούν τότε το XTE J1739-285 συνθλίβει κυριολεκτικά αυτό το όριο.

Αριστερά: Συνηθισμένο άστρο νετρονίων με τις μαγνητικές γραμμές του. Ο βόρειος πόλος του έχει υπερθερμανθεί (μπλε περιοχή).
Δεξιά: Ένα πολύ γρήγορα περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων στο οποίο έχουν ξεπηδήσει πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία (οι πίδακες που ξεπηδούν από το άστρο)

Πέρυσι οι αστρονόμοι χρονομέτρησαν μια μαύρη τρύπα η οποία περιστρεφόταν 950 φορές το δευτερόλεπτο. Ο ήλιος, για σύγκριση, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του μια φορά κάθε 36 ημέρες όπως μετρήθηκε στον ισημερινό του.

Αυτό δεν σημαίνει ότι τα άστρα νετρονίων μπορούν να περιστραφούν όσο γρήγορα θέλουν. Εάν η περιστροφή είναι πάρα πολύ γρήγορη, ακόμη και η τρομακτική βαρύτητα του άστρου θα ήταν ανίκανη να κρατήσει την ύλη στην επιφάνεια του και το άστρο θα είχε διασπαστεί. Η δε ακριβής ταχύτητα αποσύνθεσης εξαρτάται από τις εσωτερικές συνθήκες ενός άστρου νετρονίων και μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι δεν τις ξέρουν με ακρίβεια. 

"Η ανίχνευση των 1.122 Hz θέτει έναν σοβαρό περιορισμό στα μοντέλα των άστρων νετρονίων. Εάν μπορούμε να βρούμε περισσότερα άστρα που περιστρέφονται με τέτοιες ταχύτητες, θα μας επιτρέψει να αποκλείσουμε μερικά μοντέλα για την εσωτερική δομή τους", λέει ο Kuulkers.

Έτσι, τώρα είναι θέμα υπομονής για να επιβεβαιωθούν οι μετρήσεις. Οι αστρονόμοι θα κρατήσουν ρολόι, όχι μόνο για το XTE J1739-285 για να δουν αν εκραγεί πάλι, αλλά και για άλλα άστρα νετρονίων να δουν εκπομπές ακτίνων X .