Wie messen Sie die Temperatur eines der exotischsten Objekte im Universum? Ein Neutronenstern (~ 1,35 bis 2,1 Sonnenmassen mit einem Durchmesser von nur 24 km) ist der Rest einer Supernova, nachdem ein großer Stern gestorben ist. Obwohl sie nicht massereich genug sind, um ein Schwarzes Loch zu werden, sammeln Neutronensterne immer noch Materie an und ziehen Gas von einem binären Partner, der häufig längere Zeiträume des Abfackelns durchläuft.
Glücklicherweise können wir Röntgenfackeln beobachten (mit Instrumenten wie z Chandra), aber es ist nicht die Fackel selbst, die die Temperatur oder Struktur eines Neutronensterns erkennen lässt.
Auf der AAS-Konferenz letzte Woche enthüllten Details zu den Ergebnissen einer Röntgenbeobachtungskampagne von MXB 1659-29, einer quasi persistenten transienten Röntgenquelle (dh einem Neutronenstern, der über lange Zeiträume aufflackert), einige faszinierende Erkenntnisse Die Physik der Neutronensterne zeigt, dass beim Abkühlen der Kruste eines Neutronensterns die Krustenzusammensetzung sichtbar wird und die Temperatur dieser exotischen Supernova-Überreste gemessen werden kann.
Während eines Flare-Ausbruchs erzeugen Neutronensterne Röntgenstrahlen. Diese Röntgenquellen können gemessen und ihre Entwicklung verfolgt werden. Im Fall von MXB 1659-29 verwendete Ed Cackett (Universität von Michigan) Daten aus dem Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) der NASA, um die Abkühlung der Neutronensternkruste nach einer längeren Periode des Röntgenfackelns zu überwachen. Der MXB 1659-29 flammte 2,5 Jahre lang auf, bis er im September 2001 „ausgeschaltet“ wurde. Seitdem wurde die Quelle regelmäßig beobachtet, um den exponentiellen Rückgang der Röntgenemissionen zu messen.
Warum ist das so wichtig? Nach einer langen Zeit des Röntgenfackelns erwärmt sich die Kruste eines Neutronensterns. Es wird jedoch angenommen, dass der Kern des Neutronensterns vergleichsweise kühl bleibt. Wenn der Neutronenstern aufhört zu flackern (wenn die Ansammlung von Gas, die die Fackel speist, abschaltet), geht die Heizquelle für die Kruste verloren. Während dieser Zeit der „Ruhe“ (kein Abfackeln) enthüllt der abnehmende Röntgenfluss aus der kühlenden Neutronensternkruste eine große Fülle von Informationen über die Eigenschaften des Neutronensterns.
Während der Ruhephase beobachten Astronomen Röntgenstrahlen, die von der Oberfläche des Neutronensterns (im Gegensatz zu den Fackeln) emittiert werden, sodass direkte Messungen des Neutronensterns durchgeführt werden können. In seiner Präsentation untersuchte Cackett, wie sich der Röntgenfluss von MXB 1659-29 exponentiell verringerte und sich dann bei konstantem Fluss abflachte. Dies bedeutet, dass die Kruste nach dem Abfackeln schnell abkühlt und schließlich ein thermisches Gleichgewicht mit dem Neutronensternkern erreicht. Daher kann unter Verwendung dieses Verfahrens die Neutronensternkerntemperatur abgeleitet werden.
Einschließlich der Daten eines anderen transienten Neutronenstern-Röntgenstrahls KS 1731-260 deuten die während des Beginns der Ruhe beobachteten Abkühlungsraten darauf hin, dass diese Objekte gut geordnete Krustengitter mit sehr wenigen Verunreinigungen aufweisen. Der schnelle Temperaturabfall (von Fackel bis Ruhe) dauerte ungefähr 1,5 Jahre, um ein thermisches Gleichgewicht mit dem Neutronensternkern zu erreichen. Weitere Arbeiten werden nun unter Verwendung von Chandra-Daten durchgeführt, damit mehr Informationen über diese sich schnell drehenden exotischen Objekte aufgedeckt werden können.
Plötzlich wurden mir Neutronensterne in dem 10-minütigen Gespräch am vergangenen Dienstag etwas weniger rätselhaft. Ich liebe Konferenzen…
Verwandte Veröffentlichungen:
- Chandra- und Swift-Beobachtungen des quasi-persistenten Neutronensterns transient EXO 0748-676 im RuhezustandDegenaar et al., 2008
- DIE KRUSTENKÜHLKURVE DES NEUTRONSTERNES IN MXB 1659-29, Rudy Wijnands, 2004
