Pulsaarid on kiiresti pöörlevad massiivsete tähtede laibad. Üks selline mõistatus: miks on pulsaritel postide ümber miljon kraadine leviala? ESA XMM-Newtoni röntgenikiirguse vaatluskeskuse uued andmed on seadnud kahtluse alla teooria, mille kohaselt laetud osakesed põrkuvad pulsari pinnaga selle poolustel. XMM-Newton ei suutnud näha röntgenkiirgust mitmetes vanades impulssides, mis oleks pidanud olema väga hele, kui osakesed pidevalt põrkuksid.
ESA XMM-Newtoni röntgenikiirguse observatooriumi ülitundlikkus on näidanud, et valitsev teooria selle kohta, kuidas tähekorpused, mida tuntakse pulsaatoritena, tekitavad nende röntgenikiirte, tuleb üle vaadata. Eelkõige energia jahutamiseks, mis on vajalik neutronitähtede jahutamisel nähtava miljoni kraadise polaarse leviala saamiseks, tuleb peamiselt pulsaari seest, mitte väljastpoolt.
Kolmkümmend üheksa aastat tagasi avastasid Cambridge'i astronoomid Jocelyn Bell-Burnell ja Anthony Hewish pulsaarid. Need taevaobjektid on surnud tähtede tugevalt magnetiseeritud pöörlevad südamikud, millest igaüks on läbinud vaid 20 kilomeetrit, kuid sisaldab umbes 1,4-kordset Päikese massi. Isegi tänapäeval on nad hämmastavad astronoomid kogu maailmas.
“Teooria, kuidas pulsaatorid kiirgust kiirgavad, on alles lapsekingades, isegi pärast peaaegu nelikümmend aastat kestnud tööd,” ütleb Werner Becker, Max-Plancki Instituudi föreriväline füüsika, Garching, Saksamaa. Mudeleid on palju, kuid aktsepteeritud teooriat pole. Tänu uutele XMM-Newtoni tähelepanekutele võisid Becker ja tema kolleegid leida kriitilise detaili, mis aitab teoreetikutel selgitada, miks jahutavatel neutronitähtedel on nende polaaralades levialad.
Neutronitähed moodustuvad massiivsete tähtede kokkuvarisemise ajal temperatuuriga üle miljardi (1012 K) kraadi. Niipea kui nad on sündinud, hakkavad nad jahtuma. Kuidas need jahtuvad, peab sõltuma nende sees oleva ülimahu füüsikalistest omadustest.
Varasemate röntgenkiirgussatelliitidega tehtud vaatlused on näidanud, et jahutavate neutronitähtede röntgenikiirgus pärineb pulsaari kolmest piirkonnast. Esiteks on kogu pind nii kuum, et kiirgab röntgenikiirgust. Teiseks on pulsari magnetilises keskkonnas laetud osakesed, mis kiirgavad magnetvälja väljapoole liikudes ka röntgenikiirgust. Kolmandaks ja selle viimase uurimise jaoks üliolulistena näitavad nooremad pulsaatorid oma postide juures röntgenkiirte levialasid.
Siiani uskusid astronoomid, et levialad tekivad siis, kui laetud osakesed põrkuvad pulsari pinnaga postide juures. Värskeimad XMM-Newtoni tulemused on aga selles vaates kahtluse alla seadnud.
XMM-Newton jäädvustas üksikasjalikud vaated röntgenkiirguse kiirgusest viiest pulsist, millest igaüks oli kuni mitu miljonit aastat vana. „Ükski teine röntgensatelliit ei saa seda tööd teha. Ainult XMM-Newton on võimeline jälgima nende röntgenkiirguse üksikasju, ”ütleb Becker. Tema ja ta kaastöötajad ei leidnud mingeid tõendeid pinna emissiooni ega polaarsete levialade kohta, ehkki nad nägid emissiooni väljapoole liikuvatest osakestest.
Pinna emissiooni puudumine pole üllatav. Mitme miljoni aasta jooksul pärast nende sündi on need pulsid jahtunud miljarditest kraadidest palju vähem kui 500 000 Celsiuse kraadini, mis tähendab, et nende kogu röntgenkiirguse emissioon on vaatepildist tuhmunud.
Polaarsete levialade puudumine vanades pulsaatorites on aga suur üllatus ja näitab, et polaarpinna piirkondade kuumutamine osakeste pommitamisega ei ole piisavalt efektiivne, et tekitada olulist termilist röntgenikiirguskomponenti. "Kolme miljoni aasta vanuse pulsar PSR B1929 + 10 puhul on mis tahes kuumutatud polaarpiirkonna panus väiksem kui seitse protsenti kogu tuvastatud röntgenvoolavast," ütleb Becker.
Näib, et tavapärane vaade pole ainus viis probleemile otsa vaadata. Alternatiivne teooria on see, et pulsaarist alates selle sünnist lõksus oleva soojuse juhib poolustesse intensiivne magnetväli. Seda seetõttu, et soojust kannavad elektronid, mis on elektriliselt laetud ja suunatakse seega magnetväljade poolt.
See tähendab, et nooremate impulsside polaarsed kuumad kohad tekivad peamiselt pulsarisiseses kuumuses, mitte aga pulsaarist väljastpoolt tulevate osakeste kokkupõrkel. Seetõttu tuhmuvad need vaatest samamoodi nagu kogu pinna heide. "Seda seisukohta arutatakse endiselt, kuid seda toetavad väga uued XMM-Newtoni tähelepanekud," ütleb Becker.
Ligi nelikümmend aastat pulsaaride avastamisest näib, et vanadel pulsaatoritel on ikka veel uusi nippe astronoomide õpetamiseks.
Algne allikas: ESA pressiteade
