Så hvordan tager du temperaturen på en af de mest eksotiske objekter i universet? En neutronstjerne (~ 1,35 til 2,1 solmasser, der kun måler 24 km på tværs) er resterne af en supernova, efter at en stor stjerne er død. Selvom de ikke er massive nok, bliver et sort hul, hæver neutronstjerner stadig stof, og trækker gas fra en binær partner, der ofte gennemgår langvarige perioder med fakling.
Heldigvis kan vi observere røntgenstråler (ved hjælp af instrumentering som f.eks Chandra), men det er ikke selve fakkelet, der kan afsløre temperaturen eller strukturen af en neutronstjerne.
På AAS-konferencen i sidste uge afslørede detaljer om resultaterne fra en røntgenobservatorkampagne af MXB 1659-29, en kvasi-vedvarende røntgenstrøm forbigående kilde (dvs. en neutronstjerne, der blusser i lange perioder) nogle fascinerende indsigter om neutronstjernes fysik, hvilket viser, at når en neutronstjernes skorpe afkøles, afsløres skorpesammensætningen, og temperaturen på disse eksotiske supernovarester kan måles ...
Under et fakkeludbrud genererer neutronstjerner røntgenstråler. Disse røntgenkilder kan måles, og deres udvikling spores. I tilfælde af MXB 1659-29 brugte Ed Cackett (Univ. Of Michigan) data fra NASAs Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) til at overvåge afkøling af neutronstjerneskorpen efter en længere periode med røntgenstråling. MXB 1659-29 blussede i 2,5 år, indtil den “slukkede” i september 2001. Siden da blev kilden periodisk observeret for at måle det eksponentielle fald i røntgenemissioner.
Så hvorfor er dette vigtigt? Efter en lang periode med røntgenstråling opvarmes skorpen fra en neutronstjerne. Det menes imidlertid, at kernen i neutronstjernen forbliver relativt kølig. Når neutronstjernen holder op med at blusse (som optagelse af gas, tilførsel af fakkel, slukkes), går varmekilden til skorpen tabt. I denne periode med "ro" (ingen fakkel) afslører den aftagende røntgenstrøm fra den afkølende neutronstjerneskorpe et enormt væld af information om egenskaberne ved neutronstjernen.
Under ro vil astronomer observere røntgenstråler udsendt fra overfladen af neutronstjernen (i modsætning til fakler), så der kan foretages direkte målinger af neutronstjernen. I sin præsentation undersøgte Cackett, hvordan røntgenstrømmen fra MXB 1659-29 reducerede eksponentielt og derefter udjævnes med en konstant flux. Dette betyder, at skorpen afkøles hurtigt efter faklingen og når til sidst termisk ligevægt med neutronstjerne-kernen. Derfor kan neutronstjerne-kernetemperaturen udledes ved hjælp af denne metode.
Inkluderet dataene fra en anden neutronstjerne røntgenstrålende KS 1731-260 antyder de afkølingshastigheder, der blev observeret under starten af roen, at disse genstande har velordnede skorpegitter med meget få urenheder. Det hurtige temperaturfald (fra fakkel til ro) tog ca. 1,5 år at nå termisk ligevægt med neutronstjerne-kernen. Yderligere arbejde vil nu blive udført ved hjælp af Chandra-data, så mere information om disse hurtigt spinnende eksotiske objekter kan afsløres.
Pludselig blev neutronstjerner lidt mindre mystisk for mig i den 10 minutters tale sidste tirsdag, jeg elsker konferencer…
Relaterede publikationer:
- Chandra og Swift observationer af den kvasi-vedvarende neutronstjerne forbigående EXO 0748-676 i ro, Degenaar et al., 2008
- DEN KYLDIGE KØLKURVE AF NEUTRON STAREN I MXB 1659-29, Rudy Wijnands, 2004
