Περιοδική εκπομπή ακτίνων Χ από ένα παράξενο νέο τύπο άστρου

Πηγή: ESA, 28 Δεκεμβρίου 2007

Ο δορυφόρος XMM-Newton έχει ανιχνεύσει μια περιοδική εκπομπή ακτίνων X, ή τον παλλόμενο κτύπο της καρδιάς ενός νέου τύπου άστρου. Η συγκέντρωση των ακτίνων X από έναν - όπως ονομάζεται από τους αστρονόμους - περιστρεφόμενες εφήμερες ραδιοπηγές - έχει επιβεβαιώσει τη φύση ενός κρυμμένου μέχρι τώρα ουράνιου αντικειμένου και έτσι δίνει την ευκαιρία στους αστρονόμους να καταλάβουν καλύτερα αυτά τα εξωτικά αντικείμενα.

Εικόνα που παρουσιάζει τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου του άστρου και τις ραδιο-ακτίνες που εκπέμπονται

Οι παρατηρήσεις έγιναν με τη βοήθεια της European Photon Imaging Camera (EPIC) του XMM-Newton, που στόχευσε στο αντικείμενο RRAT J1819-1458 για περίπου 12 ώρες, ενώ οι περιοδικοί παλμοί των ακτίνων X έχουν συχνότητα μία φορά κάθε 4,26 δευτερόλεπτα.

Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι είχαν δει μόνο τα ραδιο ξεσπάσματα από αυτό το αντικείμενο. Εκρήγνυται κάθε περίπου 3 λεπτά με μια σύντομη έκρηξη ραδιο εκπομπών που διαρκούν ακριβώς 3 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Το Φεβρουάριο του 2006 βρέθηκαν 11 τέτοια αντικείμενα (RRATs) με το ραδιοτηλεσκόπιο Parkes. Οι αστρονόμοι υποψιάστηκαν τότε ότι τα RRATs ήταν άστρα νετρονίων, τα συμπαγή κατάλοιπα των νεκρών άστρων φτιαγμένα από νετρόνια και διαμέτρου 0-12 χιλιόμετρα ενώ περιέχουν πολύ περισσότερη ύλη από τον ήλιο μας. Είναι επομένως εξαιρετικά πυκνά. Τα περισσότερα αστέρια νετρονίων που έχουν παρατηρηθεί είναι ραδιο πάλσαρς, που περιστρέφονται πάρα πολύ γρήγορα και στέλνουν δέσμες ακτίνων στο διάστημα σαν να πρόκειται για κοσμικούς φάρους, κι έτσι εμφανίζονται να πάλλονται. Τα αντικείμενα RRATs, εντούτοις, ανιχνεύονται μόνο μέσω των ραδιο εκρήξεών τους.

Επειδή τα αντικείμενα RRAT είναι 'σιωπηλά' τις περισσότερες φορές, η πιθανότητα να ανιχνεύσουμε ένα τέτοιο αντικείμενο είναι χαμηλή. Πολλά τέτοια πρέπει να κρύβονται απαρατήρητο στο Γαλαξία μας, και μάλιστα οι αστρονόμοι υποστηρίζουν ότι, ίσως, είναι μερικές εκατοντάδες χιλιάδες κρυμμένα μέσα σε αυτόν.

Το παρατηρητήριο XMM-Newton των ακτίνων Χ αποτελείται από 51 κάτοπτρα, που το ένα κρύβεται μέσα στο άλλο. Η προσεκτική κατασκευή του XMM-Newton το κάνουν να είναι το πιο ευαίσθητο τηλεσκόπιο ακτίνων X που έχει κατασκευαστεί μέχρι τώρα.

Οι νέες παρατηρήσεις XMM-Newton δείχνουν ότι η περιοδική εκπομπή, που συνδέεται με την περιστροφή του αντικειμένου, μπορεί να ανιχνευθεί στις ακτίνες X. "Έχει επιβεβαιωθεί ότι τα RRATs είναι περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων, όπως μπορούμε να δούμε από την περίοδο περιστροφής του RRAT που διαρκεί 4,26 δευτερόλεπτα μόνο στις ακτίνες X," λέει η Maura McLaughlin, από το πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια, και επικεφαλής στην έρευνα.

Εκτός από την ανακάλυψη των παλμών των ακτίνων X, το XMM-Newton αποκάλυψε επίσης και μια άλλη συμπεριφορά του RRAT. Κάτι στο άστρο εμφανίζεται να αφαιρεί ορισμένες συχνότητες των ακτίνων X αφότου αυτές εκπέμπονται από την επιφάνεια του άστρου νετρονίων.

Η απορρόφηση θα μπορούσε να οφείλεται είτε σε μια ατμόσφαιρα αερίων που περιβάλλουν το άστρο νετρονίων είτε από τα σωματίδια που παγιδεύτηκαν στο μαγνητικό πεδίο του άστρου νετρονίων. Εάν ο δεύτερος λόγος είναι η αιτία της απορρόφησης, αυτό θα σήμαινε ότι το μαγνητικό πεδίο αυτού του RRAT είναι πολύ ισχυρό. "Δεν μπορούμε να πούμε τίποτα για την αιτία της απορρόφησης με αυτές τις παρατηρήσεις," πιστεύει η Nanda Rea από το πανεπιστήμιο του άμστερνταμ. Η ίδια υπολογίζει ότι μια παρατήρηση διπλάσιου χρόνου θα συγκέντρωνε αρκετά στοιχεία για να καθοριστεί που πραγματοποιείται η απορρόφηση.

Ελπίζει, επίσης, να συνεχίσει αυτήν την έρευνα στοχεύοντας σε άλλα RRATs. Εντούτοις, προτού να μπορέσει να γίνει αυτό, η ομάδα πρέπει να καθορίσει τις θέσεις που έχουν αυτά τα αντικείμενα. Έτσι, συνεχίζουν να παρατηρούν τα RRATs με τα ραδιο τηλεσκόπια σε όλο τον ουρανό, χρονομετρώντας τα ξεσπάσματα των ακτίνων. Με προσεκτικές μετρήσεις των χρόνων άφιξης των εκρήξεων κατά τη διάρκεια του έτους, μπορούν να καθοριστούν ακριβέστερα οι θέσεις τους στον ουρανό. Μόλις δε είναι γνωστές αυτές οι θέσεις, τότε αναλαμβάνουν την παρατήρηση τους τα τηλεσκόπια των ακτίνων X.

Μετά την αρχική ανακάλυψη των 11 RRATs, η ομάδα της McLaughlin έχει βρει άλλα 10. Αυτό δείχνει ότι μπορούν να σχηματίσουν έναν ουσιαστικό πληθυσμό μέσα στο Γαλαξία μας.

Η νέα κατηγορία των άστρων, που λέγονται περιστρεφόμενες εφήμερες ραδιοπηγές (RRAT), είναι σώματα που "αναβοσβήνουν" με αστάθεια. Είναι άστρα νετρονίων με πολύ μεγάλη συμπίεση που στέλνουν περιοδικά εκλάμψεις ραδιοκυμάτων, και που μπορούν να κρατήσουν μόνο για τρία χιλιοστά του δευτερολέπτου με σκοτεινά χάσματα τα οποία διαρκούν λίγες ώρες.

Όχι μόνο είναι αυτά τα ξεσπάσματα πολύ βραχύβια, αλλά προκειμένου να ανιχνευθούν τα RRAT οι αστρονόμοι πρέπει να διακρίνουν τις εφήμερες ραδιολάμψεις από την επίγεια ραδιοσυμβολή. Ακόμα κι έτσι, θα μπορούσαν να υπάρχουν εκατοντάδες χιλιάδες από αυτές μέσα στον Γαλαξία μας.