Dette bildet, tatt av ESAs XMM-Newton-observatorium, viser hjertet av supernovarest RCW103. En ny nøytronstjerne snurrer normalt ganske raskt, men da bremser det kraftige magnetfeltet det. Men et magnetfelt kunne ikke gjøre det innen 2000 år, som astronomer har observert.
Takket være data fra ESAs XMM-Newton-satellitt, har et team av forskere som ser nærmere på et objekt som ble oppdaget for over 25 år siden, funnet ut at det er som ingen andre kjent i vår galakse.
Gjenstanden ligger i hjertet av supernovarest RCW103, de gassformige restene av en stjerne som eksploderte for rundt 2000 år siden. Tatt til pålydende, synes RCW103 og dens sentrale kilde å være et lærebokeksempel på hva som er igjen etter en supernovaeksplosjon: en boble av utstøttet materiale og en nøytronstjerne.
En dyp, kontinuerlig 24,5-timers observasjon har imidlertid avslørt noe langt mer sammensatt og spennende. Teamet, fra Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF) fra Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i Milan, Italia, har funnet ut at utslippet fra den sentrale kilden varierer med en syklus som gjentar seg hver 6. 7 time. Dette er en forbausende lang periode, titusenvis av ganger lenger enn forventet for en ung nøytronstjerne. Objektets spektrale og tidsmessige egenskaper skiller seg også fra en tidligere XMM-Newton-observasjon av nettopp denne kilden i 2001.
"Oppførselen vi ser er spesielt forvirrende med tanke på dens unge alder, mindre enn 2000 år," sa Andrea De Luca fra IASF-INAF, hovedforfatteren. “Det minner om en kilde på flere millioner år. I årevis har vi hatt en følelse av at gjenstanden er annerledes, men vi visste aldri hvor annerledes før nå. ”
Objektet kalles 1E161348-5055, som forskerne praktisk har kallenavnet 1E (der E står for Einstein Observatory som oppdaget kilden). Det er innebygd nesten perfekt i sentrum av RCW 103, omtrent 10 000 lysår unna i stjernebildet Norma. Den nesten perfekte justeringen av 1E i sentrum av RCW 103 etterlater astronomer ganske sikre på at de to ble født under den samme katastrofale hendelsen.
Når en stjerne minst åtte ganger mer massiv enn solen vår går tom for drivstoff for å brenne, eksploderer den i en hendelse som kalles en supernova. Den stjernekjernen imploderer, og danner en tett klump som kalles en nøytronstjerne eller, hvis det er masse masse, et svart hull. En nøytronstjerne inneholder omtrent en solverdi verdt av masse klemt inn i en sfære bare rundt 20 kilometer over.
Forskere har søkt i årevis etter 1Es periodisitet for å lære mer om dens egenskaper, for eksempel hvor raskt den snurrer eller om den har en følgesvenn.
"Vår tydelige påvisning av en så lang periode sammen med sekulær variasjon i røntgenutslipp gir en veldig merkelig kilde," sa Patrizia Caraveo fra INAF, en medforfatter og leder for Milano-gruppen. "Slike egenskaper i et 2000 år gammelt kompakt objekt etterlater oss to sannsynlige scenarier, egentlig en kilde som er akkretjonsdrevet eller magnetfeltdrevet."
1E kan være en isolert magnetar, en eksotisk underklasse av sterkt magnetiserte nøytronstjerner. Her fungerer magnetfeltlinjene som bremser for den spinnende stjernen og frigjør energi. Omtrent et titalls magnetarer er kjent. Men magnetar snurrer vanligvis flere ganger i minuttet. Hvis 1E bare snurres en gang hver 6,67 time, som periodedeteksjonen indikerer, ville magnetfeltet som trengs for å bremse nøytronstjernen på bare 2000 år være for stort til å være plausibelt.
Et standard magnetfeltfelt kan gjøre utslaget, men hvis en ruskeskive, dannet av restmateriale fra den eksploderte stjernen, også er med på å bremse nøytronstjernesnurringen. Dette scenariet har aldri blitt observert før og peker på en ny type utvikling av nøytronstjerner.
Alternativt kan den lange 6,67-timersperioden være baneperioden til et binært system. Et slikt bilde krever at en lavmasse normalstjerne klarte å forbli bundet til den kompakte gjenstanden som ble generert av supernovaeksplosjonen for 2000 år siden. Observasjoner gjør det mulig for en følgesvenn til halve massen av solen vår, eller enda mindre.
Men 1E ville være et enestående eksempel på et lavmasset røntgen-binært system i sin spede begynnelse, en million ganger yngre enn standard røntgen-binære systemer med ledsager. Ung alder er ikke den eneste særegenheten ved 1E. Kildens sykliske mønster er langt mer uttalt enn det som ble observert for dusinvis av lavmasse binære røntgensystemer som krever en uvanlig fôringsprosess med nøytronstjerner.
En dobbel akkresjonsprosess kan forklare dens oppførsel: Den kompakte gjenstanden fanger opp en brøkdel av dvergstjernens vind (vindaksjon), men den er også i stand til å trekke ut gass fra de ytre lagene til følgesvennen, som legger seg i en akkretjonsskive (plate Tilveksten). En slik uvanlig mekanisme kan være i arbeid i en tidlig fase av levetiden til en binær røntgenstråle med lav masse, dominert av virkningene av den første, forventede, eksentriske eksentrisitet.
"RCW 103 er et gåte," sa Giovanni Bignami, direktør for CESR, Toulouse og medforfatter. "Vi har rett og slett ikke et entydig svar på hva som forårsaker de lange røntgensyklusene. Når vi finner ut av dette, skal vi lære mye mer om supernovaer, nøytronstjerner og deres utvikling. "
Hadde stjernen eksplodert på den nordlige himmelen, kunne Cleopatra ha sett den og ansett den som et tegn på hennes ulykkelige slutt, sa Caraveo. I stedet skjedde eksplosjonen dypt på den sørlige himmelen, og ingen registrerte den. Likevel er kilden et godt tegn for røntgenastronomer i håp om å lære om den stellære evolusjonen.
Originalkilde: ESA News Release
