Astronomer, der bruger ESAs røntgenobservatorium XMM-Newton, har opdaget et lille, lyst? Varmt sted? på overfladen af neutronstjernen kaldet Geminga, 500 lysår væk. Den hotspot er på størrelse med en fodboldbane og er forårsaget af den samme mekanisme, der producerer Gemingas røntgenhaler. Denne opdagelse identificerer den manglende forbindelse mellem røntgenstråle og gammastråleemission fra Geminga.
Neutronstjerner er den mindste slags kendte stjerner. De er de super tætte rester af massive stjerner, der døde i kataklysmiske eksplosioner kaldet supernovaer. De er blevet kastet gennem rummet som kanonkugler og sat spin i en rasende hastighed med magnetiske felter hundreder af milliarder gange stærkere end Jordens.
I tilfælde af Geminga indeholder denne kanonkugle halvanden gang solens masse, presset ind i en kugle kun 20 kilometer på tværs og drejning fire gange hvert sekund.
En sky, der kører med elektrisk ladede partikler, omgiver Geminga. Disse partikler er hyrdet af dets magnetiske og elektriske felter. ESAs XMM-Newton-observatorium havde allerede opdaget, at nogle af disse partikler skubbes ud i rummet, og danner haler, der strømmer bag neutronstjernen, når den svirrer sammen.
Forskere vidste ikke, om Gemingas haler er dannet af elektroner eller af deres tvillingpartikler med en modsat elektrisk ladning, kaldet positroner. Ikke desto mindre forventede de, at hvis elektroner for eksempel sparkes i rummet, så skulle positronerne tragtes ned mod selve neutronstjernen, som i et? Eget mål ?. Når disse partikler rammer stjernens overflade, burde de skabe et hot spot, et område, der er betydeligt varmere end omgivelserne.
Et internationalt team af astronomer, ledet af Patrizia Caraveo, IASF-CNR, Italien, har nu rapporteret påvisning af en sådan hot spot på Geminga ved hjælp af ESAs XMM-Newton observatorium.
Med en temperatur på cirka to millioner grader er dette hotspot væsentligt varmere end den halve million grader af den omgivende overflade. Ifølge dette nye værk er Gemingas hotspot kun 60 meter i radius.
"Dette hot spot er på størrelse med en fodboldbane," sagde Caraveo, "og er den mindste genstand nogensinde fundet uden for vores solsystem." Detaljer af denne størrelse kan i øjeblikket kun måles på Månen og Mars og selv da kun fra et rumfartøj i kredsløb omkring dem.
Der var mistanke om tilstedeværelsen af et hotspot i slutningen af 1990'erne, men først nu kan vi se det "live", der udsender røntgenstråler, mens Geminga roterer takket være ESAs røntgenobservatorium, XMM-Newton, den overlegne følsomhed.
Holdet brugte de europæiske fotonafbildningskameraer (EPIC) til at gennemføre en undersøgelse af Geminga, der varede i ca. 28 på hinanden følgende timer og registrere ankomsttid og energi for hvert røntgenfoton, som Geminga udsendte inden for XMM-Newtons greb.
”I alt udgjorde dette 76 850 røntgenoptællinger? dobbelt så mange, som er samlet af alle tidligere observationer af Geminga, siden Romerrigets tid, ”sagde Caraveo.
Når man kendte Gemingas rotationshastighed og tidspunktet for hver fotons ankomst, betød astronomer, hvilke fotoner der kom fra hver region af neutronstjernen, når den roterer.
Da de sammenlignede fotoner, der kom fra forskellige regioner i stjernen, fandt de, at? Farven? af røntgenstrålene, der svarer til deres energi, ændrede sig, når Geminga roterede. Især kunne de tydeligt se en tydelig farveændring, når det hotte sted kom i syne og derefter forsvandt bag stjernen.
Denne undersøgelse lukker afstanden mellem røntgenstråle og gammastråleemission fra neutronstjerner. XMM-Newton har vist, at de begge kan stamme gennem den samme fysiske mekanisme, nemlig accelerationen af ladede partikler i magnetosfæren af disse degenererede stjerner.
”XMM-Newtons Geminga-observation har været særlig frugtbar,” sagde Norbert Schartel, ESAs projektforsker for XMM-Newton. ”Sidste år gav det opdagelsen af kildens haler, og nu har det fundet sit roterende hotspot.”
Caraveo anvender allerede denne nye teknik til andre pulserende neutronstjerner observeret af XMM-Newton på udkig efter hot spots. Denne forskning repræsenterer et vigtigt nyt værktøj til forståelse af neutronstjernes fysik.
Original kilde: ESA News Release
