Wczesne etapy życia gwiazdy neutronowej

Fot. Kasjopea A Źródło: X-ray: NASA/CXC/Southampton/W. Ho et al.; Ilustracja: NASA/CXC/M.Weiss
Trwające ostatnią dekadę obserwacje procesów chłodzenia zachodzących w jedenej z najmłodszych znanych gwiazd neutronowych, dostarczyły nowych informacji na temat budowy wewnętrznej tych super-gęstych martwych gwiazd. Dr Wynn Ho zaprezentował swoje najnowsze wyniki badań na spotkaniu Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego w Glasgow w dniu 15 kwietnia.

Dr Ho z Uniwersytetu Southampton oraz dr Craig Heinke z Uniwersytetu Alberta w Kanadzie dokonali, na podstawie danych uzyskanych z Rentgenowskiego Obserwatorium Chandra w latach 2000 - 2009, pomiarów temperatury gwiazdy neutronowej znajdującej się w pozostałości po supernowej Kasjopeja A.

„Po raz pierwszy w historii astronomowie mogli obserwować przez dłuższy czas proces chłodzenia się młodej gwiazdy neutronowej. Teleskop Chandra dał nam możliwość pomiaru temperatury co około dwa lata przez ostatnią dekadę i dzięki temu zaobserwowaliśmy spadek temperatury w trakcie tego okresu o około 3%” powiedział dr Ho.

Gwiazdy neutronowe składają się głównie z neutronów ściśniętych przez siłę grawitacji osiągając gęstość ponad milion miliona razy większej od ołowiu. Stanowią one gęste jądra masywnych gwiazd, które wyczerpały swoje paliwo jądrowe i zapadły się w wyniku eksplozji supernowej. Wybuch supernowej Kasjopeja A , który najprawdopodobniej miał miejsce w 1680 roku, podgrzał gwiazdę neutronową do temperatury miliarda stopni, która następnie ochłodziła się do około dwóch milionów stopni Celsjusza.

„Młode gwiazdy neutronowe chłodzą się poprzez emisję wysokoenergetycznych neutronów – cząstek podobnych do fotonów, które nie oddziaływują prawie w ogóle ze zwykłą materią i dlatego są trudne do zarejestrowania. Ponieważ większość neutrin powstaje głęboko we wnętrzu gwiazdy, możemy wykorzystać obserwacje zmian temperatury do zbadania tego co się dzieje w jądrze gwiazdy neutronowej. Struktura gwiazdy neutronowej determinuje w jaki sposób zachodzi chłodzenie, więc nasze odkrycie pozwoli nam lepiej zrozumieć budowę gwiazd neutronowych. Nasze obserwacje zmian temperatury doprowadziły do odrzucenia niektórych z modeli chłodzenia i dodatkowo dały nam możliwość poznania właściwości materii, której nie można badać w ziemskich laboratoriach” wyjaśnia dr Ho.

Początkowo jądro gwiazdy neutronowej chłodzi się gwałtowniej niż zewnętrzne warstwy. Po okresie około kilkuset lat osiągana jest równowaga i całe wnętrze chłodzi się w podobnym tempie. W wieku około 330 lat, gwiazd neutronowa Kasjopeja A dochodzi właśnie do tego punktu przejściowego. Jeżeli chłodzenie zachodzi wyłącznie poprzez emisję neutrin, to spadek temperatury powinien być jednostajny. Dr Ho i dr Heinke zaobserwowali stały trend spadkowy przez ostatnie 10 lat, lecz w 2006 roku nastąpiła gwałtowniejsza zmiana co sugeruje, że mogą działać jeszcze inne procesy.

„Gwiazda neutronowa mogła nie osiągnąć jeszcze fazy jednostajnego chłodzenia, albo zaobserwowaliśmy działanie dodatkowego mechanizmu. Nie wiemy czy przypadkiem wnętrze gwiazdy nie zawiera bardziej egzotycznych cząstek np. kwarków albo innych stanów materii - nadciekłej lub nadprzewodników. Mamy nadzieję, że dalsze obserwacje pozwolą nam uzyskać lepszy obraz tego co się dzieje we wnętrzu” mówi dr Ho.


18 kwietnia 2010
Źródło | Hubert Siejkowski

Liczba odsłon: 1453