Poznanie geometrii silnie namagnesowanej gwiazdy neutronowej
Naukowcy z Uniwersytetu w Turku wyznaczyli parametry geometryczne gwiazdy neutronowej unoszącej się w Galaktyce, oddaloną od nas o 21 000 lat świetlnych. Odkrycie potwierdza stare pomysły, że gwiazda ta precesuje jak dziecięcy bączek.
Wizja artystyczna precesującego pulsara rentgenowskiego w pobliżu zwykłej gwiazdy. Źródło: University of Turku.
Pulsary rentgenowskie są silnie namagnesowanymi gwiazdami neutronowymi zasilanymi przez akrecję gazu z pobliskiej gwiazdy towarzyszącej i należą do najbardziej widocznych źródeł na rentgenowskim niebie. Nowe spojrzenie na te obiekty zapewnia obecnie niedawno uruchomione obserwatorium kosmiczne International X-ray Polarimeter Explorer (IXPE), które rozpoczęło działalność pod koniec 2021 roku. IXPE mierzy polaryzację promieniowania X i został użyty do pomiaru polaryzacji z pulsara rentgenowskiego po raz pierwszy, co pozwoliło na zawężenie jego podstawowej geometrii.
Hercules X-1 był pierwszym pulsarem rentgenowskim obserwowanym przez IXPE, a bardzo niska polaryzacja była dużym zaskoczeniem i jest to coś, czego wciąż w pełni nie rozumiemy – mówi Victor Doroshenko z Uniwersytetu w Tuebingen w Niemczech, główny autor pracy w Nature Astronomy.
Średni stopień polaryzacji około 9% zmierzony przez IXPE z bardzo dużą dokładnością okazał się znacznie niższy niż optymistycznie oczekiwane przez niektórych teoretyków 80%.
Tak duża rozbieżność sugeruje, że istniejące modele transportu radiacyjnego w silnie namagnesowanej plazmie zamkniętej na biegunach gwiazdy neutronowej oraz nasze pomysły dotyczące geometrii i struktury regionu emisyjnego w Hercules X-1 i być może innych pulsarach będą musiały zostać znacząco zrewidowane w świetle wyników IXPE – dodaje Juri Poutanen z Uniwersytetu w Turku w Finlandii, lider grupy roboczej IXPE badającej akrecyjne gwiazdy neutronowe.
Patrząc na zmiany kąta polaryzacji w fazie spinowej, można było zmierzyć kąt między osią spinu i dipola magnetycznego – element niezbędny dla każdego modelowania emisji z takich obiektów. Wspólne modelowanie nowych rentgenowskich obserwacji polarymetrycznych i starszych optycznych pomiarów polarymetrycznych uzyskanych w Nordic Optical Telescope pozwoliło również jednocześnie wykazać, że oś spinu pulsara jest niewyrównana względem orbitalnego momentu pędu, co jest silnym wskaźnikiem precesji gwiazdy neutronowej.
Swobodna precesja gwiazdy neutronowej została wcześniej przywołana w celu wyjaśnienia obserwowanych półregularnych zmian strumienia pulsara i kształtu profilu pulsu o okresie ~35 dni i ma pewne ważne konsekwencje dla naszego zrozumienia wewnętrznej struktury gwiazd neutronowych, ale do tej pory dostępne są tylko pośrednie dowody na tę hipotezę. Ostateczny dowód spodziewany jest później, gdy IXPE będzie obserwować Hercules X-1 w innej fazie cyklu precesji.
IXPE dopiero zaczyna poznawać nowe okno obserwacyjne, polarymetrię rentgenowską, i kontynuujemy obserwacje obiektów wszelkiego rodzaju, więc bądźcie czujni na kolejne zaskakujące odkrycia!, podsumowuje Sergey Tsygankov z Uniwersytetu w Turku, jeden z wiodących autorów publikacji.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
