Τα Pulsars είναι τα γρήγορα περιστρεφόμενα πτώματα τεράστιων αστεριών. Ένα τέτοιο μυστήριο: γιατί τα pulsars έχουν hotspot εκατομμυρίων βαθμών γύρω από τους πόλους τους; Νέα δεδομένα από το παρατηρητήριο XMM-X-Ray της ESA έχουν δημιουργήσει αμφιβολίες για τη θεωρία ότι τα φορτισμένα σωματίδια συγκρούονται με την επιφάνεια του πάλσαρ στους πόλους του. Η XMM-Newton απέτυχε να δει τις εκπομπές ακτίνων Χ σε αρκετούς παλιούς πάλσαρ που θα έπρεπε να ήταν πολύ φωτεινές εάν τα σωματίδια συγκρούονταν συνεχώς.
Η υπερ-ευαισθησία του παρατηρητηρίου XMM-Newton της ESA έδειξε ότι η επικρατούσα θεωρία για το πώς τα αστρικά πτώματα, γνωστά ως πάλσαρ, δημιουργούν τις ακτίνες Χ τους πρέπει να αναθεωρηθούν. Συγκεκριμένα, η ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία πολικών σημείων σημείου εκατομμυρίων βαθμών που παρατηρούνται στα ψυχρά αστέρια νετρονίων μπορεί να προέρχεται κυρίως από το εσωτερικό του πάλσαρ, όχι από το εξωτερικό.
Πριν από τριάντα εννέα χρόνια, οι αστρονόμοι του Cambridge Jocelyn Bell-Burnell και Anthony Hewish ανακάλυψαν τα pulsars. Αυτά τα ουράνια αντικείμενα είναι οι ισχυρά μαγνητισμένοι πυρήνες των νεκρών αστεριών, ο καθένας σε απόσταση μόλις 20 χιλιομέτρων αλλά περιέχει περίπου 1,4 φορές τη μάζα του Ήλιου. Ακόμα και σήμερα, μπερδεύουν τους αστρονόμους σε όλο τον κόσμο.
«Η θεωρία του πώς τα pulsars εκπέμπουν την ακτινοβολία τους είναι ακόμη στα σπάργανα, ακόμη και μετά από σχεδόν σαράντα χρόνια εργασίας», λέει ο Werner Becker, Max-Planck Institut για την extraterrestrische Physik, Garching, Γερμανία. Υπάρχουν πολλά μοντέλα αλλά δεν υπάρχει αποδεκτή θεωρία. Τώρα, χάρη στις νέες παρατηρήσεις του XMM-Newton, ο Becker και οι συνάδελφοί του μπορεί να βρήκαν ένα κρίσιμο κομμάτι του παζλ που θα βοηθήσει τους θεωρητικούς να εξηγήσουν γιατί τα ψυχρά αστέρια νετρονίων έχουν hotspots στις πολικές περιοχές τους.
Τα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται με θερμοκρασίες πάνω από δισεκατομμύρια (1012 K) βαθμούς κατά την κατάρρευση τεράστιων αστεριών. Μόλις γεννηθούν αρχίζουν να κρυώνουν. Ο τρόπος με τον οποίο κρυώνουν πρέπει να εξαρτάται από τις φυσικές ιδιότητες της υπερ-πυκνής ύλης μέσα τους.
Παρατηρήσεις με προηγούμενους δορυφόρους ακτίνων Χ έχουν δείξει ότι οι ακτίνες Χ από αστέρια νετρονίων ψύξης προέρχονται από τρεις περιοχές του πάλσαρ. Πρώτον, ολόκληρη η επιφάνεια είναι τόσο ζεστή που εκπέμπει ακτίνες Χ. Δεύτερον, υπάρχουν φορτισμένα σωματίδια στο μαγνητικό περιβάλλον του πάλσαρ που εκπέμπουν επίσης ακτίνες Χ καθώς κινούνται προς τα έξω, κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Τρίτον, και καίρια για αυτήν την τελευταία έρευνα, οι νεότεροι πάλσαρ δείχνουν hotspots ακτίνων Χ στους πόλους τους.
Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι τα hotspots παράγονται όταν τα φορτισμένα σωματίδια συγκρούονται με την επιφάνεια του πάλσαρ στους πόλους. Ωστόσο, τα τελευταία αποτελέσματα XMM-Newton έχουν αμφιβολίες σε αυτήν την άποψη.
Το XMM-Newton κατέγραψε λεπτομερείς προβολές της εκπομπής ακτίνων Χ από πέντε pulsars, καθένα από τα οποία ήταν έως και αρκετά εκατομμύρια χρόνια. «Κανένας άλλος δορυφόρος ακτίνων Χ δεν μπορεί να κάνει αυτό το έργο. Μόνο το XMM-Newton είναι σε θέση να παρατηρεί λεπτομέρειες σχετικά με τις εκπομπές ακτίνων Χ τους », λέει ο Becker. Αυτός και οι συνεργάτες του δεν βρήκαν καμία ένδειξη εκπομπής επιφανείας, ούτε πολικών σημείων, αν και είδαν εκπομπή από τα σωματίδια που κινούνται προς τα έξω.
Η έλλειψη επιφανειακών εκπομπών δεν αποτελεί έκπληξη. Στα αρκετά εκατομμύρια χρόνια από τη γέννησή τους, αυτά τα πάλσαρ έχουν κρυώσει από δισεκατομμύρια βαθμούς σε πολύ λιγότερο από 500.000 βαθμούς Κελσίου, πράγμα που σημαίνει ότι οι εκπομπές ακτίνων Χ σε όλη την επιφάνεια τους έχουν ξεθωριάσει από την άποψη.
Ωστόσο, η έλλειψη πολικών σημείων πρόσβασης στα παλιά pulsars αποτελεί μεγάλη έκπληξη και δείχνει ότι η θέρμανση των περιοχών της πολικής επιφάνειας με βομβαρδισμό σωματιδίων δεν είναι αρκετά αποτελεσματική ώστε να παράγει ένα σημαντικό θερμικό συστατικό ακτίνων Χ. «Στην περίπτωση του pulsar ηλικίας τριών εκατομμυρίων ετών PSR B1929 + 10, η συνεισφορά από οποιαδήποτε θερμαινόμενη πολική περιοχή είναι μικρότερη από επτά τοις εκατό της συνολικής ανιχνευθείσας ροής ακτίνων Χ», λέει ο Becker.
Φαίνεται ότι η συμβατική άποψη δεν είναι ο μόνος τρόπος για να εξετάσουμε το πρόβλημα. Μια εναλλακτική θεωρία είναι ότι η θερμότητα που παγιδεύεται στο πάλσαρ από τη γέννησή της θα οδηγηθεί στους πόλους από το έντονο μαγνητικό πεδίο εντός του πάλσαρ. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμότητα μεταφέρεται σε ηλεκτρόνια, τα οποία είναι ηλεκτρικά φορτισμένα και έτσι θα κατευθύνονται από μαγνητικά πεδία.
Αυτό σημαίνει ότι τα πολικά θερμά σημεία στους νεότερους πάλσαρ παράγονται κυρίως από θερμότητα εντός του πάλσαρ και όχι από τη σύγκρουση σωματιδίων έξω από το πάλσαρ. Επομένως, θα εξασθενίσουν από την άποψη με τον ίδιο τρόπο όπως οι εκπομπές σε όλη την επιφάνεια. «Αυτή η άποψη είναι ακόμη υπό συζήτηση, αλλά υποστηρίζεται πάρα πολύ από τις νέες παρατηρήσεις του XMM-Newton», λέει ο Becker.
Σχεδόν σαράντα χρόνια από την ανακάλυψη των pulsars, φαίνεται ότι τα παλιά pulsars έχουν ακόμα νέα κόλπα για να διδάξουν τους αστρονόμους.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESA
