ไม้ลอยนิวตรอนสตาร์

Pulsar RX J0720.4-3125 ถูกจับโดย XMM-Newton คลิกเพื่อดูภาพขยาย
กล้องโทรทรรศน์ X-ray ที่โคจรรอบของ ESA ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์อวกาศ XMM-Newton ตั้งอยู่ในดาวนิวตรอนที่ไม่สามารถควบคุมได้ อุณหภูมิโดยรวมของวัตถุไม่เปลี่ยนแปลงเพียงแค่หมุนและแสดงพื้นที่ต่าง ๆ อย่างช้าๆให้ผู้สังเกตการณ์ที่นี่บนโลก - เหมือนด้านบนวอกแวก การสำรวจเหล่านี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจกระบวนการภายในบางอย่างที่ควบคุมวัตถุประเภทนี้

จากการใช้ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์ XMM-Newton X-ray ของ ESA กลุ่มนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์นานาชาติค้นพบว่าดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวหนึ่งดูเหมือนจะไม่เป็นนักวิทยาศาสตร์ rotator ที่เสถียร การสำรวจ X-ray เหล่านี้สัญญาว่าจะให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับวิวัฒนาการทางความร้อนและในที่สุดโครงสร้างภายในของดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนหมุนได้เรียกอีกอย่างว่าพัลซาร์เป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่าเป็นโรเตเตอร์ที่มีความเสถียรสูง ด้วยสัญญาณเป็นระยะ ๆ ที่ปล่อยออกมาทั้งในวิทยุหรือในช่วงคลื่น X-ray พวกมันสามารถทำหน้าที่เป็น 'นาฬิกา' ทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำมาก

นักวิทยาศาสตร์พบว่าในช่วงสี่ปีครึ่งที่ผ่านมาอุณหภูมิของวัตถุลึกลับหนึ่งตัวที่ชื่อว่า RX J0720.4-3125 ได้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ อย่างไรก็ตามการสำรวจล่าสุดพบว่าแนวโน้มนี้กลับด้านและอุณหภูมิลดลงในขณะนี้

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ผลกระทบนี้ไม่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจริง ๆ แต่เป็นการเปลี่ยนรูปทรงการรับชม RX J0720.4-3125 น่าจะเป็น 'การ precessing' มากที่สุดนั่นคือมันช้าลงอย่างช้าๆดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไปมันก็จะถูกส่งไปยังผู้สังเกตการณ์ในส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิว

ดาวนิวตรอนเป็นหนึ่งในจุดสิ้นสุดของวิวัฒนาการดาวฤกษ์ ด้วยมวลที่มีขนาดใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเราที่ถูก จำกัด ให้อยู่ในทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20-40 กม. ความหนาแน่นของมันจะสูงกว่านิวเคลียสของอะตอมค่อนข้างมาก - หนึ่งพันล้านตันต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ไม่นานหลังจากการเกิดของพวกเขาในการระเบิดของซูเปอร์โนวาอุณหภูมิของพวกเขาอยู่ที่ 1,000,000 องศาเซลเซียสและมีการปล่อยความร้อนจำนวนมากลงในแถบ X-ray ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ดาวนิวตรอนที่กระจัดกระจายอายุน้อยจะเย็นตัวลงอย่างช้าๆและใช้เวลาเป็นล้านปีก่อนที่มันจะเย็นเกินกว่าที่จะตรวจจับได้ในรังสีเอกซ์

ดาวนิวตรอนเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีสนามแม่เหล็กที่แรงมากโดยทั่วไปแล้วจะรุนแรงกว่าของโลกหลายล้านล้านเท่า สนามแม่เหล็กนั้นมีความแข็งแรงมากจนส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนจากภายในดาวฤกษ์ผ่านเปลือกโลกซึ่งนำไปสู่จุดร้อนรอบ ๆ ขั้วแม่เหล็กบนพื้นผิวดาว

มันคือการปลดปล่อยจากแคปขั้วร้อนแรงเหล่านี้ซึ่งครอบงำสเปกตรัม X-ray มีดาวนิวตรอนเพียงไม่กี่ดวงเท่านั้นที่ทราบซึ่งเราสามารถสังเกตการณ์การแผ่รังสีความร้อนได้โดยตรงจากพื้นผิวของดาว หนึ่งในนั้นคือ RX J0720.4-3125 หมุนด้วยระยะเวลาประมาณแปดและครึ่งวินาที “ ด้วยระยะเวลาการระบายความร้อนที่ยาวนานจึงเป็นเรื่องที่คาดไม่ถึงอย่างมากที่จะเห็นการเปลี่ยนแปลงของรังสีเอกซ์ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา "แฟรงค์ฮาเบอร์ลกล่าวจาก Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics ใน Garching (เยอรมนี) กลุ่ม.

“ ไม่น่าเป็นไปได้มากที่อุณหภูมิทั่วโลกของดาวนิวตรอนจะเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว เราค่อนข้างเห็นพื้นที่ต่าง ๆ ของพื้นผิวดาวฤกษ์ในเวลาต่างกัน สิ่งนี้ยังถูกสังเกตในช่วงระยะเวลาการหมุนของดาวนิวตรอนเมื่อจุดร้อนเคลื่อนเข้าและออกจากสายตาของเราและดังนั้นการมีส่วนร่วมของพวกเขาต่อการเปลี่ยนแปลงการปล่อยก๊าซทั้งหมด” ฮาเบอร์กล่าวต่อ

ผลกระทบที่คล้ายกันในระยะเวลาที่นานขึ้นสามารถสังเกตได้เมื่อดาวนิวตรอน precesses (คล้ายกับบนหมุน) ในกรณีนั้นแกนการหมุนจะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ กรวยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆของรูปทรงการมองในช่วงหลายปีที่ผ่านมา การ precession ฟรีอาจเกิดจากการเสียรูปเล็กน้อยของดาวฤกษ์จากทรงกลมที่สมบูรณ์ซึ่งอาจมีต้นกำเนิดในสนามแม่เหล็กแรงสูง

ในระหว่างการสังเกต XMM- นิวตันครั้งแรกของ RX J0720.4-3125 ในเดือนพฤษภาคม 2000 อุณหภูมิที่สังเกตได้นั้นอยู่ในระดับต่ำสุดและเย็นกว่านั้นจุดที่ใหญ่กว่าก็มองเห็นได้ชัดเจนกว่า ในอีกสี่ปีต่อมา (พฤษภาคม 2547) การพรีสเตชั่นนำมาซึ่งมุมมองส่วนใหญ่ที่สองร้อนและจุดที่เล็กลงซึ่งทำให้อุณหภูมิที่สังเกตเห็นเพิ่มขึ้น สิ่งนี้น่าจะอธิบายความแปรปรวนของอุณหภูมิและพื้นที่เปล่งแสงที่สังเกตได้และความสัมพันธ์ต่อต้าน

ในงานของพวกเขาฮาเบอร์และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาแบบจำลองสำหรับ RX J0720.4-3125 ซึ่งสามารถอธิบายลักษณะเฉพาะหลายอย่างซึ่งเป็นความท้าทายที่จะอธิบายจนถึงตอนนี้ ในแบบจำลองนี้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระยะยาวนั้นเกิดขึ้นจากเศษส่วนที่แตกต่างกันของแคปขั้วร้อนสองดวงที่เข้ามาในมุมมองขณะที่ดาวฤกษ์พรีสมีระยะเวลาประมาณเจ็ดถึงแปดปี

เพื่อให้แบบจำลองนี้ทำงานได้บริเวณขั้วโลกที่เปล่งแสงทั้งสองจำเป็นต้องมีอุณหภูมิและขนาดที่แตกต่างกันตามที่ได้มีการเสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้ในกรณีของสมาชิกของดาวนิวตรอนที่แยกตัวระดับเดียวกันอีกดวงหนึ่ง

ตามที่ทีมวิจัยระบุว่า RX J0720.4-3125 น่าจะเป็นกรณีที่ดีที่สุดในการศึกษาการ precession ของดาวนิวตรอนผ่านการแผ่รังสีเอ็กซเรย์ที่มองเห็นได้โดยตรงจากพื้นผิวของดาวฤกษ์ การ precession อาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการตรวจสอบการตกแต่งภายในของดาวนิวตรอนและเรียนรู้เกี่ยวกับสถานะของสสารภายใต้เงื่อนไขที่เราไม่สามารถผลิตได้ในห้องปฏิบัติการ

การสำรวจ XMM-Newton เพิ่มเติมนั้นมีการวางแผนเพื่อตรวจสอบวัตถุที่น่าสนใจนี้เพิ่มเติม “ เรากำลังสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎีซึ่งเราหวังว่าจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิวัฒนาการทางความร้อนรูปทรงเรขาคณิตของสนามแม่เหล็กของดาวดวงนี้และโครงสร้างภายในของดาวนิวตรอนโดยทั่วไป” ฮาเบอร์กล่าวสรุป

แหล่งดั้งเดิม: ESA Portal