Bildekreditt: NASA
Forskere ved det kanadiske instituttet for teoretisk astrofysikk (CITA) og NASA har fanget enestående detaljer om den virvlende strømmen av gass som svever bare noen få miles fra overflaten til en nøytronstjerne, i seg selv en sfære bare rundt ti miles over.
En massiv og sjelden eksplosjon på overflaten av denne nøytronstjernen - som øste ut mer energi på tre timer enn solen gjør på 100 år - opplyste området og lot forskerne spionere etter detaljer om regionen som aldri før ble avslørt. De kunne se detaljer så fine som gassringen som surret rundt og strømmet på nøytronstjernen da denne ringen krøllet seg fra eksplosjonen og deretter sakte fikk sin opprinnelige form etter cirka 1000 sekunder.
Alt dette skjedde 25.000 lysår fra Jorden, fanget sekund for sekund på filmlignende måte gjennom en prosess kalt spektroskopi med NASAs Rossi X-ray Timing Explorer.
Dr. David Ballantyne fra CITA ved University of Toronto og Dr. Tod Strohmayer ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Presenterer dette resultatet i en kommende utgave av Astrophysical Journal Letters. Observasjonen gir ny innsikt i strømmen av en nøytronstjernens (og kanskje et svart hulls) "akkresjonsskive", vanligvis altfor liten til å løse med selv de kraftigste teleskopene.
"Dette er første gang vi har vært i stand til å se de indre områdene på en akkresjonsskive, i dette tilfellet bokstavelig talt noen miles fra nøytronstjernes overflate, endre strukturen i sanntid," sa Ballantyne. Det er kjent at det er flytende skiver som strømmer rundt i mange objekter i universet, fra nylig dannende stjerner til de gigantiske sorte hullene i fjerne kvasarer. Detaljer om hvordan en slik disk flyter kan bare utledes frem til nå. "
En nøytronstjerne er den tette, kjernerestene av en eksplodert stjerne minst åtte ganger mer massiv enn solen. Nøytronstjernen inneholder en solverdi som er masse verdt pakket i en sfære som ikke er større enn Toronto. En akkresjonsskive refererer til strømmen av varm gass (plasma) som virvler rundt nøytronstjerner og sorte hull, tiltrukket av regionens sterke tyngdekraft. Denne gassen blir ofte levert av en nabostjerne.
Når saken krasjer ned på nøytronstjernen, bygger den opp et 10- til 100-meters lag materiale bestående hovedsakelig av helium. Fusjonen av heliumet til karbon og andre tyngre elementer frigjør enorm energi og gir en sterk utbrudd av røntgenlys, langt mer energisk enn synlig lys. (Atomfusjon er den samme prosessen som styrer solen.) Slike utbrudd kan oppstå flere ganger om dagen på en nøytronstjerne og vare i omtrent 10 sekunder.
Det Ballantyne og Strohmayer observerte på denne nøytronstjernen, kalt 4U 1820-30, var en "superburst". Disse er mye mer sjeldne enn vanlige heliumdrevne utbrudd og frigjør tusen ganger mer energi. Forskere sier at disse utbruddene er forårsaket av en opphopning av kjernefysisk aske i form av karbon fra heliumfusjonen. Nåværende tenkning antyder at det tar flere år for karbonasken begynner å bygge seg opp i en slik grad at den begynner å smelte sammen.
Superbruddet var så lyst og langt at det fungerte som et søkelys strålt fra nøytronstjernens overflate og inn på det innerste området av akkresjonsskiven. Røntgenlyset fra utbruddet opplyste jernatomer i akkresjonsskiven, en prosess som kalles fluorescens. Rossi Explorer fanget den karakteristiske signaturen til jernfluorescensen - det vil si spekteret. Dette ga på sin side informasjon om jernets temperatur, hastighet og beliggenhet rundt nøytronstjernen.
"Rossi Explorer kan få en god måling av fluorescensspekteret til jernatomene hvert par sekunder," sa Strohmayer. "Ved å legge opp all denne informasjonen får vi et bilde av hvordan denne akkresjonsdisken deformeres av den termonukleære eksplosjonen. Dette er det beste utseendet vi kan håpe å få, fordi oppløsningen som trengs for å faktisk se denne handlingen som et bilde, i stedet for spektre, ville være en milliard ganger større enn hva Hubble Space Telescope tilbyr. "
Forskerne sa at de sprengte nøytronstjernene fungerer som et laboratorium for å studere skilleplater som sees (men i mindre detalj) gjennom universet rundt svarte hull i nærheten og svært fjerne kvasargalakser. Stellare sorte hull med akkresjonsskiver produserer ikke røntgenbilder.
Rossi Explorer ble lansert i desember 1995 for å observere raskt skiftende, energiske og raskt spinnende gjenstander, for eksempel supermassive sorte hull, aktive galaktiske kjerner, nøytronstjerner og millisekund pulsarer.
Originalkilde: NASA News Release
