Astronomer som bruker ESAs røntgenobservatorium XMM-Newton, har oppdaget et lite, lyst? Hot spot? på overflaten av nøytronstjernen som heter Geminga, 500 lysår unna. Det hotte stedet er på størrelse med en fotballbane og skyldes den samme mekanismen som produserer Gemingas røntgenhaler. Denne oppdagelsen identifiserer den manglende koblingen mellom røntgen og gammastråleutslipp fra Geminga.
Neutronstjerner er den minste typen stjerner som er kjent. De er de supertette restene av massive stjerner som døde i kataklysmiske eksplosjoner kalt supernovaer. De har blitt kastet gjennom rommet som kanonkuler og satt spinn i rasende tempo, med magnetiske felt hundrevis av milliarder ganger sterkere enn jordens.
Når det gjelder Geminga, inneholder denne kanonkulen halvannen gang solens masse, presset inn i en sfære bare 20 kilometer over og snurret fire ganger hvert sekund.
En sky sky med elektrisk ladede partikler omgir Geminga. Disse partiklene blir hyrdet av magnetiske og elektriske felt. ESAs XMM-Newton-observatorium hadde allerede oppdaget at noen av disse partiklene kastes ut i verdensrommet, og danner haler som strømmer bak nøytronstjernen når den sårer langs.
Forskere visste ikke om Gemingas haler er dannet av elektroner eller av deres tvillingpartikler med en motsatt elektrisk ladning, kalt positroner. Likevel forventet de at hvis f.eks. Elektroner blir sparket ut i verdensrommet, så skulle positronene bli traktet ned mot nøytronstjernen selv, som i et eget mål ?. Der disse partiklene treffer overflaten til stjernen, burde de skape et hot spot, et område som er betydelig varmere enn omgivelsene.
Et internasjonalt team av astronomer, ledet av Patrizia Caraveo, IASF-CNR, Italia, har nå rapportert påvisning av et slikt hot spot på Geminga ved bruk av ESAs XMM-Newton observatorium.
Med en temperatur på omtrent to millioner grader, er dette varme stedet betydelig varmere enn den halvannen million graden av overflaten. I følge dette nye verket er Gemingas hot spot bare 60 meter i radius.
"Dette hottestedet er på størrelse med en fotballbane," sa Caraveo, "og er den minste gjenstanden som noen gang er blitt oppdaget utenfor solsystemet vårt." Detaljer av denne størrelsen kan for øyeblikket bare måles på Månen og Mars, og til og med bare fra et romfartøy i bane rundt dem.
Tilstedeværelsen av en hot spot ble mistenkt på slutten av 1990-tallet, men først nå kan vi se det "leve", som avgir røntgenstråler mens Geminga roterer, takket være den overlegne følsomheten til ESAs røntgenobservatorium, XMM-Newton.
Teamet brukte European Photon Imaging Cameras (EPIC) for å utføre en studie av Geminga, som varte i omtrent 28 påfølgende timer og registrerte ankomsttid og energi til hvert røntgenfoton som Geminga sendte ut innen XMM-Newtons grep.
“Totalt utgjorde dette 76 850 røntgentall? dobbelt så mange som er samlet inn av alle tidligere observasjoner av Geminga, siden Romerrikets tid, sier Caraveo.
Å kjenne rotasjonshastigheten til Geminga og tiden for hver fotons ankomst betydde at astronomer kunne identifisere hvilke fotoner som kom fra hvert område av nøytronstjernen når den roterer.
Da de sammenliknet fotoner fra forskjellige regioner i stjernen, fant de ut at fargen? av røntgenstrålene, som tilsvarer energien deres, endret seg når Geminga roterte. Spesielt kunne de tydelig se en tydelig fargeendring når det hotte stedet kom i syne og deretter forsvant bak stjernen.
Denne forskningen lukker gapet mellom røntgen- og gammastråleutslipp fra nøytronstjerner. XMM-Newton har vist at de begge kan stamme gjennom den samme fysiske mekanismen, nemlig akselerasjonen av ladede partikler i magnetosfæren til disse degenererte stjernene.
"XMM-Newtons Geminga-observasjon har vært særlig fruktbar," sa Norbert Schartel, ESAs prosjektforsker for XMM-Newton. "I fjor ga det oppdagelsen av kildens haler, og nå har den funnet sin roterende hot spot."
Caraveo bruker allerede denne nye teknikken på andre pulserende nøytronstjerner observert av XMM-Newton på jakt etter hot spots. Denne forskningen representerer et viktig nytt verktøy for å forstå nøytronstjernes fysikk.
Originalkilde: ESA News Release
