Благодаря данным космического корабля XMM-Newton ЕКА европейские астрономы впервые наблюдали вращающиеся «горячие точки» на поверхностях трех близких нейтронных звезд.
Этот результат обеспечивает прорыв в понимании «тепловой географии» нейтронных звезд и обеспечивает первое измерение очень мелких особенностей объектов на расстоянии от сотен до тысяч световых лет. Пятна различаются по размеру от футбольного поля до поля для гольфа.
Нейтронные звезды - чрезвычайно плотные и быстро вращающиеся звезды, в основном состоящие из нейтронов. Они очень горячие, когда рождаются, будучи остатками взрывов сверхновых. Считается, что температура их поверхности со временем постепенно падает, снизившись менее чем до одного миллиона градусов через 100 000 лет.
Однако астрофизики предположили существование физических механизмов, с помощью которых электромагнитная энергия, испускаемая нейтронными звездами, может направляться обратно на их поверхность в определенных областях. Такие области, или «горячие точки», будут затем повторно нагреваться и достигать температуры намного выше, чем остальная часть охлаждающей поверхности. Такая своеобразная «тепловая география» нейтронных звезд, хотя и предполагалась, никогда не могла наблюдаться непосредственно раньше. Используя данные XMM-Newton, группа европейских астрономов наблюдала вращающиеся горячие точки на трех изолированных нейтронных звездах, которые хорошо изучены. известны рентгеновские и гамма-излучатели. Тремя наблюдаемыми нейтронными звездами являются «PSR B0656-14», «PSR B1055-52» и «Геминга» соответственно на расстоянии около 800, 2000 и 500 световых лет от нас.
Что касается обычных звезд, температура нейтронной звезды измеряется ее цветом, который указывает на энергию, излучаемую звездой. Астрономы разделили поверхность нейтронной звезды на десять клиньев и измерили температуру каждого из них. Поступая таким образом, они могли наблюдать увеличение и уменьшение излучения с поверхности звезды, поскольку горячие точки исчезают и появляются снова, пока звезда вращается. Кроме того, это первый случай, когда детали поверхности размером от менее 100 метров до примерно одного километра идентифицируются на поверхности объектов, удаленных от сотен до тысяч световых лет. вероятно, связано с полярными областями нейтронных звезд. Именно здесь магнитное поле звезды направляет заряженные частицы обратно к поверхности, чем-то похожим на «северное сияние» или полярные сияния, наблюдаемые на полюсах планет с магнитным полем, таких как Земля, Юпитер и Сатурн.
«Этот результат является первым и ключом к пониманию внутренней структуры, доминирующей роли магнитного поля внутри звезды и ее магнитосферы, а также сложной феноменологии нейтронных звезд», - говорит Патриция Каравео из Национальный институт астрофизики (IASF), Милан, Италия.
“Это стало возможным только благодаря новым возможностям, предоставленным обсерваторией ESA XMM-Newton. Мы с нетерпением ждем возможности применить наш метод ко многим другим магнитно изолированным нейтронным звездам», - заключает Каравео.
Однако для астрономов остается загадка. Если у трех «мушкетеров» предсказаны полярные шапки сопоставимых размеров, то почему тогда наблюдаемые в трех случаях горячие точки столь различаются по размеру - от 60 метров до одного километра? Какие механизмы управляют различием? Или это означает, что некоторые из текущих предсказаний о магнитных полях нейтронных звезд нуждаются в пересмотре?
Результат, подготовленный Андреа Де Лука, Патрицией Каравео, Сандро Мерегетти, Маттео Негрони (IASF) и Джованни Бигнами из CESR, Тулузы и Университета Павии, опубликован в выпуске Astrophysical Journal от 20 апреля 2005 г. (http //www.journals.uchicago.edu/ApJ, т. 623:1051-1069).