ESA's XMM-Newton X-ray observatory geeft aanwijzingen dat de huidige theorie over het mechanisme waarmee pulsars hun uitbarstingen van Röntgenstraling genereren mogelijk moeten worden herzien.




Dankzij de verfijnde sensoren van ESA's XMM-Newton X-ray observatory is men tot de ontdekking gekomen dat de energie die nodig is om de hotspots van miljoenen graden rond de polen van een afkoelende neutronen ster te genereren eerder van binnenuit de ster komt dan van buitenaf, wat tot nu toe de theorie is.

Negenendertig jaar geleden ontdeken de astronomen Jocelyn Bell-Burnell en Anthony Hewish het fenomeen pulsar. Pulsars zijn zeer sterk gemagnetiseerde, ronddraaiende, kernen van dode sterren. Zo'n kern is soms slechts 20 km breed, maar bevat ongevver 1.4 keer de totale massa van onze zon, een verschijnsel dat astronomen nog steeds verbaasd doet staan.

“De theorie over hoe pulsars hun straling opwekken staat nog steeds in de kinderschoenen, zelfs na bijna 40 jaar van onderzoek”, verklaard Werner Becker van het Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Duitsland.
Er zijn vele modellen bedacht, maar er is nog geen algemeen aanvaardde theorie. Dank zij de XMM-Newton waarnemingen hebben Becker en zijn collega's mogelijk een belangrijk stukje van de puzzel gevonden om te verklaren waarom afkoelende neutronen sterren hotspots bij hun polen hebben.

Neutronensterren worden gevormd met temperaturen van meer dan een miljard graden gedurende het ineenstorten van grote sterren. Zodra ze zijn onstaan beginnen ze af te koelen. Hoe dat gebeurt is afhankelijk van de fysische eigenschappen van de sterk gecomprimeerd materie waaruit ze bestaan.

Eerdere observaties hebben aangetoond dat röntgenstraling van afkoelende neutronensterren ontstaan vanuit drie gebieden van de pulsar. In eerste instantie is het gehele oppervlak zo heet dat de gehele ster straling uitzend. Daarnaast zijn er geladen deeltjes in de magnetische velden van de pulsar die ook straling afgeven. En als derde, sterk in de belangstelling staande, zijn er de polen van jonge pulsars die ook röntgenstraling afgeven.

Tot nu toe werd aangenomen dat deze hotspots werden geproduceerd als geladen deeltjes botsen met het oppervlak van de pulsar in de poolgebieden. De nieuwe waarnemingen werpen echter een andere blik op dit gegeven. Bij de gedetailleerde waarnemeningen van 5 pulsars werden geen stralingsemissies van het oppervlakte gemeten maar ook geen hotspots aan de polen, ofschoon er wel emissies werden gemeten vanuit de magnetische velden.

Dat er geen emissies van het oppervlak kwamen was geen verrassing, aangezien de onderzochte pulsars hiervoor veel te koud waren. Maar het feit dat er aan de polen niets gemeten werd was wel een verrassing omdat hierdoor werd aangetoond dat het deeltjesbombardement aan de polen onvoldoende is voor de verwachte röntgenstraling.




Het lijkt er op dat de huidige theorie dus niet de enige verklaring hoeft te zijn. Een alternatief is mogelijk de theorie dat warmte die in de pulsar is opgesloten naar de polen wordt geleid door het enorme magnetische veld. Dit komt omdat de warmte wordt doorgegeven door elektronen, die daardoor dus door het magnetische veld kunnen worden gestuurd. Het gevolg is dat de hotpsots bij de polen voornamelijk worden geproduceerd door de temperaturen binnenin de pulsar in plaats van de botsingen van deeltjes op het oppervlakte van de pulsar. Volgens Becker is deze nieuwe theorie onderwerp van discussie, maar wordt ze wel gesteund door de nieuwe waarnemingen.

Bron: ESA