Billedkredit: NASA
Videnskabsmænd ved det canadiske institut for teoretisk astrofysik (CITA) og NASA har taget hidtil usete detaljer om den hvirvlende strøm af gas, der svæver kun få miles fra overfladen af en neutronstjerne, i sig selv en sfære kun omkring ti mil på tværs.
En massiv og sjælden eksplosion på overfladen af denne neutronstjerne - hælder mere energi ud på tre timer end Solen gør på 100 år - belyste området og lod forskerne spionere på detaljer om regionen, der aldrig før blev afsløret. De kunne se detaljerne så fine som gasringen, der hvirvler rundt og strømmer på neutronstjernen, da denne ring krøllede sig fra eksplosionen og derefter langsomt gendannede sin oprindelige form efter cirka 1.000 sekunder.
Alt dette forekom 25.000 lysår fra Jorden, fanget anden for sekund på filmlignende måde gennem en proces kaldet spektroskopi med NASAs Rossi X-ray Timing Explorer.
Dr. David Ballantyne fra CITA ved University of Toronto og Dr. Tod Strohmayer fra NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Præsenterer dette resultat i en kommende udgave af Astrophysical Journal Letters. Observationen giver ny indsigt i strømmen af en neutronstjerns (og måske et sort huls) "akkretionsskive", som regel alt for minut til at løse med selv de mest kraftfulde teleskoper.
"Dette er første gang, vi har været i stand til at se de indre regioner af en tiltrædelsesdisk, i dette tilfælde bogstaveligt talt nogle få kilometer fra neutronstjernes overflade, ændre dens struktur i realtid," sagde Ballantyne. ”Det er kendt, at tiltrædelsesskiver flyder rundt om mange objekter i universet, fra nyligt dannende stjerner til de gigantiske sorte huller i fjerne kvasarer. Detaljer om, hvordan en sådan disk flyder, kunne kun udledes indtil videre. ”
En neutronstjerne er den tætte, kernerester af en eksploderet stjerne mindst otte gange mere massiv end Solen. Neutronstjernen indeholder omkring en sols værdi af masse pakket i en kugle, der ikke er større end Toronto. En akkretionsskive refererer til strømmen af varm gas (plasma), der hvirvler rundt om neutronstjerner og sorte huller, tiltrukket af regionens stærke tyngdekraft. Denne gas leveres ofte af en nabostjerne.
Efterhånden som materien styrter ned på neutronstjernen, bygger det op et 10- til 100-meters lag materiale bestående hovedsageligt af helium. Fusionen af helium til kulstof og andre tungere elementer frigiver enorm energi og kræver en stærk burst af røntgenlys, langt mere energisk end synligt lys. (Kernefusion er den samme proces, som styrer Solen.) Sådanne burst kan forekomme flere gange om dagen på en neutronstjerne og vare i cirka 10 sekunder.
Hvad Ballantyne og Strohmayer observerede på denne neutronstjerne, kaldet 4U 1820-30, var en "superburst". Disse er meget mere sjældne end almindelige, helium-drevne bursts og frigiver tusind gange mere energi. Forskere siger, at disse superbursts er forårsaget af en ophobning af nuklear aske i form af kulstof fra heliumfusionen. Den nuværende tankegang antyder, at det tager adskillige år, inden kulstofasken ophobes i en sådan grad, at den begynder at smelte sammen.
Superbruddet var så lyst og langt, at det fungerede som et spotlight strålet fra neutronstjernerens overflade og på det inderste område af akkretionsskiven. Røntgenlyset fra brasten oplyste jernatomer i akkretionsskiven, en proces kaldet fluorescens. Rossi Explorer fangede den karakteristiske signatur af jernfluorescensen - dets spektrum. Dette gav igen information om jernets temperatur, hastighed og placering omkring neutronstjernen.
"Rossi Explorer kan få en god måling af fluorescensspektret af jernatomer hvert par sekunder," sagde Strohmayer. ”Ved at tilføje alle disse oplysninger får vi et billede af, hvordan denne tiltrædelsesdisk deformeres af den termonukleære eksplosion. Dette er det bedste udseende, vi kan håbe på at få, fordi den opløsning, der er nødvendig for at se denne handling som et billede i stedet for spektre, ville være en milliard gange større end hvad Hubble-rumteleskopet tilbyder. ”
Forskerne sagde, at de sprængne neutronstjerner fungerer som et laboratorium til at studere accretionsskiver, som ses (men i mindre detaljer) gennem universet omkring nærliggende stjernersorte huller og ekstremt fjerne kvasargalakser. Stjernede sorte huller med akkretionsskiver producerer ikke røntgenstråler.
Rossi Explorer blev lanceret i december 1995 for at observere hurtigt skiftende, energiske og hurtigt roterende genstande, såsom supermassive sorte huller, aktive galaktiske kerner, neutronstjerner og millisekund pulsarer.
Original kilde: NASA News Release
