Naukowcy z Uniwersytetu w Turku (Finlandia) wyznaczyli parametry geometryczne gwiazdy neutronowej oddalonej o 21 tysięcy lat świetlnych. Odkrycie potwierdza stare pomysły, że gwiazda ta precesuje jak bączek.
Pulsary rentgenowskie są silnie namagnesowanymi gwiazdami neutronowymi zasilanymi przez akrecję gazu z pobliskiej gwiazdy towarzyszącej i należą do najbardziej widocznych źródeł na rentgenowskim niebie. Możliwość precyzyjniejszego obserwowania tych obiektów zapewnia niedawno uruchomione obserwatorium kosmiczne International X-ray Polarimeter Explorer (IXPE), które rozpoczęło działalność pod koniec 2021 roku. Mierzy ono polaryzację promieniowania X i zostało użyte do pomiaru polaryzacji z pulsara rentgenowskiego, co pozwoliło na zawężenie jego podstawowej geometrii.
Hercules X-1 był pierwszym pulsarem rentgenowskim obserwowanym przez IXPE, a bardzo niska polaryzacja była dużym zaskoczeniem. To zjawisko, czego wciąż w pełni nie rozumiemy – mówi Victor Doroshenko z Uniwersytetu w Tybindze (Niemcy), główny autor pracy opublikowanej w „Nature Astronomy”.
Średni stopień polaryzacji wynoszący 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 uzyskanych za pomocą IXPE – dodaje Juri Poutanen z Uniwersytetu w Turku, lider grupy roboczej IXPE badającej akrecyjne gwiazdy neutronowe.
Monitorując zmiany kąta polaryzacji w fazie spinowej, można było zmierzyć kąt między osią spinu i dipola magnetycznego – to 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 ważne konsekwencje dla zrozumienia wewnętrznej struktury gwiazd neutronowych. Jak dotąd dostępne są jednak tylko pośrednie dowody potwierdzające prawdziwość tej hipotezy. Ostateczny dowód spodziewany jest później, gdy IXPE będzie obserwować Hercules X-1 w innej fazie cyklu precesji.
Obserwatorium IXPE dopiero zaczyna poznawać nowe okno obserwacyjne i polarymetrię rentgenowską. Kontynuujemy obserwacje obiektów wszelkiego rodzaju – zatem czekajcie na kolejne zaskakujące odkrycia!, podsumowuje Siergiej Cygankow z Uniwersytetu w Turku, jeden z głównych autorów publikacji.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Getting grips on a strongly magnetized neutron star geometry
- Determination of X-ray pulsar geometry with IXPE polarimetry
Źródło: University of Turku
Na ilustracji: Wizja artystyczna precesującego pulsara rentgenowskiego w pobliżu zwykłej gwiazdy. Źródło: University of Turku
