Neutronstjärna med kolskal

Ovanlig atmosfär orsakar gåtor om saknade röntgenpulser i Cassiopeia A.

Neutronstjärna i Cassiopeia A (modell) © Chandra X-Ray Observatory
läsa högt

Neutronstjärnan i mitten av supernova-reliken Cassiopeia A har en centimeter tjockt kolskal. Astronomer har nu demonstrerat detta med det stellara röntgenspektrumet. Som de rapporterar i "Nature", upptäcker upptäckten av denna ultratinatmosfär också den tioåriga frågan om varför neutronstjärnan inte avger röntgenpulser.

1999, i centrum av supernova-reliken Cassiopeia A, upptäckte röntgenobservatoriet Chandra en punktlig röntgenkälla vars ursprung förblev gåtefullt. För medan en neutronstjärna vanligtvis kvarstår efter att en stjärna brast som denna supernova, saknade denna röntgenkälla flera av de typiska funktionerna: Objektet visade inte någon pulsering, varken i röntgenstrålen eller i radiovågområdet.

"Den kompakta stjärnan i mitten av denna berömda supernova-relik har varit ett mysterium sedan dess upptäckt, " förklarar Wynn Ho från University of Southampton. Tillsammans med sin kollega Craig Heinke från University of Alberta har forskaren nu studerat det Chandra-registrerade spektrumet mer detaljerat och har stött på en häpnadsväckande signal: Neutronstjärnan i centrum av Cas A har uppenbarligen ett ultratinskal av kol.

Kolskal komprimerat av tyngdkraften

Forskarna beräknade att kolskalet bara är cirka tio centimeter tjockt, eftersom det komprimeras av neutronstjärnens massiva tyngdkraft. Tyngdekraften på ytan av den enda 22 kilometer långa stjärnan är 100 miljarder gånger starkare än på jordytan. Kolet kommer antagligen först från material som kollapsade efter supernova på stjärnan, å andra sidan från kärnreaktioner vid ytan av stjärnorna, som smälter väte och helium till kol.

För första gången har det varit möjligt att bestämma sammansättningen av stjärnatmosfären i ett sådant objekt. Samtidigt klargör detta emellertid också många aspekter av denna stjärnas underliga beteende. "För människor som är vana att höra om fenomen med stora proportioner i rymden kan det komma som en överraskning att vi undersöker något så litet", säger Ho. "Det är roligt med tanke på att en så tunn slöja över Denna stjärna spelade en nyckelroll i frustrationen för många forskare. "Ad

Riddles of Missing Pulse löst

Tidigare använde forskare alltid modeller baserade på neutronstjärnor med en väteatmosfär. I dessa skulle rotationen emellertid göra att energin frigörs från ytan i olika grader, synlig som röntgenpulser. Men om kol används i stället för väte i dessa modeller förändras bilden, som Ho och Heinke nu bevisar. Istället för lokalt olika utsläpp avger hela ytan på neutronstjärnan röntgenstrålarna jämnt fördelade. Eftersom intensiteterna inte förändras under rotation produceras inga mätbara pulser.

Vårt kolskal löser en av de stora frågorna om neutronstjärnan i Cas A, säger Heinke. "Människor var redo att acceptera alla slags exotiska förklaringar, så det är en lättnad att hitta en lösning som är mycket mindre snygg."

Modell för unga neutronstjärnor

Cassiopeia A är särskilt intressant för astronomer och astrofysiker eftersom det är den yngsta i sitt slag. Alla andra kända neutronstjärnor med röntgenemission är mer än tio gånger äldre. Därför ger stjärnan värdefull insikt i de första faserna av en kylande neutronstjärna. En speciell egenskap hos Cas A är också dess svaga magnetfält. Det är ännu inte känt om denna egenskap, som också hittades i vissa andra unga neutronstjärnor, bibehålls under dess existens eller om den blir starkare när den åldras.

(Chandra röntgenobservatorium, 09.11.2009 - NPO)