Så hur tar du temperaturen på ett av de mest exotiska föremålen i universum? En neutronstjärna (~ 1,35 till 2,1 solmassor, som bara mäter 24 km över) är resterna av en supernova efter att en stor stjärna har dött. Även om de inte är tillräckligt massiva blir ett svart hål, ansluter neutronstjärnor fortfarande materie, och drar gas från en binär partner, som ofta genomgår långa perioder med fakkel.
Lyckligtvis kan vi observera röntgenstrålar (med hjälp av instrument såsom Chandra), men det är inte själva flänsen som kan avslöja temperaturen eller strukturen för en neutronstjärna.
På AAS-konferensen förra veckan avslöjade detaljer om resultaten från en röntgenobservationskampanj av MXB 1659-29, en kvasipersistent röntgenövergående källa (dvs. en neutronstjärna som blossar under långa perioder) några fascinerande insikter om neutronstjärnornas fysik, vilket visar att när en neutronstjärns skorpa svalnar, avslöjas jordskorpans sammansättning och temperaturen hos dessa exotiska supernovarester kan mätas ...
Under ett flareutbrott genererar neutronstjärnor röntgenstrålar. Dessa röntgenkällor kan mätas och deras utveckling spåras. När det gäller MXB 1659-29 använde Ed Cackett (Univ. Of Michigan) data från NASA: s Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) för att övervaka kylningen av neutronstjärnskorpan efter en längre period med röntgenstrålning. MXB 1659-29 blossade i 2,5 år tills den ”stängdes av” i september 2001. Sedan dess observerades källan regelbundet för att mäta den exponentiella minskningen av röntgenutsläpp.
Så varför är detta viktigt? Efter en lång period med röntgenstrålning kommer värmen av en neutronstjärna att värmas upp. Man tror dock att kärnan i neutronstjärnan kommer att förbli relativt sval. När neutronstjärnan slutar blossa (eftersom gasens tillförsel, matning av flänsen stängs av) förloras värmekällan för jordskorpan. Under denna period av "stillhet" (ingen flaring) avslöjar den minskande röntgenströmningen från den kylande neutronstjärnkorpsen en enorm mängd information om neutronstjärns egenskaper.
Under stillhet kommer astronomer att observera röntgenstrålar som släpps ut från ytan på neutronstjärnan (i motsats till blossarna), så att direkta mätningar kan göras av neutronstjärnan. I sin presentation undersökte Cackett hur röntgenströmningen från MXB 1659-29 minskade exponentiellt och sedan utjämnades med ett konstant flöde. Detta innebär att jordskorpan kyls snabbt efter avfällningen och så småningom når termisk jämvikt med neutronstjärnkärnan. Genom att använda denna metod kan därför neutronstjärntemperaturen sluts.
Inklusive data från en annan neutronstjärna röntgenstransient KS 1731-260, tyder kylhastigheterna som observerades under början av tystnad att dessa föremål har välordnade skorpegitter med mycket få orenheter. Den snabba temperatursänkningen (från flare till lugn) tog cirka 1,5 år för att nå termisk jämvikt med neutronstjärnkärnan. Ytterligare arbete kommer nu att utföras med Chandra-data så att mer information om dessa snabbt snurrande exotiska föremål kan avslöjas.
Plötsligt blev neutronstjärnor lite mindre mystiska för mig i tio minuters samtal förra tisdagen, jag älskar konferenser…
Relaterade publikationer:
- Chandra och Swift iakttagelser av den kvasipersistenta neutronstjärna övergående EXO 0748-676 i lugn, Degenaar et al., 2008
- NEUTRON-STJÄRNEN I KÖLNINGSSKÖLNINGEN I MXB 1659-29, Rudy Wijnands, 2004
