ESA's XMM-Newton måler for første gang en død stjernes magnetfelt

XMM-Newton
XMM-Newton måler for første gang en nøytronstjernes magnetfelt
13 juni 2003

ESA PR 38-2003. Ved hjelp av ESA's utrolig følsomme røntgenobservatorium XMM-Newton har en gruppe europeiske astronomer foretatt den første direkte måling av en nøytronstjernes magnetfelt. Resultatet har gitt ny innsikt i nøytronstjerners ekstrem-fysikk og avdekket nok et mysterium: Hvordan ender livssyklusen til en slik stjerne?

En nøytronstjerne er et meget tett himmellegeme som vanligvis har en masse tilsvarende Solens pakket sammen i en kule med diameter 20-30 km. Den er resultatet av en stjerneeksplosjon, også kjent som en supernova, der mesteparten av stjernen blåses ut i rommet mens en kollapset kjerne blir igjen i form av en supertett, glohet ball av nøytroner som roterer med kolossal hastighet.

På tross av at de er en kjent klasse objekter, forblir de enkelte nøytronstjernene et mysterium. Nøytronstjernene er meget varme når de oppstår, men avkjøles hurtig. Derfor avgir bare noen få høyenergetisk stråling slik som røntgenstråler. Dette er årsaken til at de vanligvis studeres i radio-bølgelengdeområdet, der den elektromagnetiske strålingen bærer mindre energi. Strålingen synes dessuten vanligvis å opptre i pulser. Dermed kan de få nøytronstjernene som er varme nok til å avgi røntgenstråling observeres med røntgenteleskoper som XMM-Newton.

XMM-Newton and supernova
XMM-Newton, verdens mest følsomme røntgensatellitt

1E1207.4-5209 er en slik nøytronstjerne. Ved å bruke den lengste observasjonstiden hittil for en galaktisk kilde (72 timer) har professor Giovanni Bignami ved CERS (Centre d´Etude Spatiale des Rayonnements) og hans gruppe foretatt en direkte måling av stjernens magnetfelt. Denne målingen er den første av sitt slag noensinne for en enkelt nøytronstjerne – alle tidligere verdier for nøytronstjerners magnetfelt er fremkommet ved indirekte beregninger. Her har man brukt teoretiske forutsetninger basert på modeller som beskriver gravitasjonskollapset i stjerner med stor masse, tilsvarende dem som blir til nøytronstjerner. En annen indirekte metode går ut på å beregne magnetfeltet ved å studere hvordan nøytronstjerners rotasjon avtar. Til det benyttes radioastronomi-data.

Neutron stars
Nøytronstjerner kan lage intense magnetfelt

For 1E1207.4-5209 avdekket den direkte målingen med XMM-Newton at nøytronstjernens magnetfelt er 30 ganger svakere enn beregninger basert på indirekte metoder viste.

Hvordan kan dette forklares? Astronomer kan måle hvordan rotasjonen til individuelle nøytronstjerner avtar, og har bestandig gått ut fra at ”friksjon”mellom magnetfeltet og omgivelsene var årsaken. I dette tilfellet er den eneste konklusjonen at noe annet påvirker nøytronstjernen – men hva? Vi kan kanskje tenke oss at en liten skive av supernova-rester omgir nøytronstjernen og skaper en ekstra bremseeffekt.

Resultatet reiser spørsmål om 1E1207.4-5209 er en spesiell nøytronstjerne, eller den første av sitt slag. Astronomene håper å kunne rette XMM-Newton mot andre nøytronstjerner for å komme nærmere svaret.

Fakta

Røntgenstråler avgitt av en nøytronstjerne som 1E1207.4-5209 må passere gjennom magnetfeltet på vei ut i rommet. Dermed kan partikler i stjernens magnetfelt stjele noe av røntgenstrålene og avsette på spekteret en slags signatur, kjent som ”syklotronresonans-absorbsjonslinjer”. Det er dette fingeravtrykket som gjorde det mulig for professor Bignami og gruppen hans å måle styrken på nøytronstjernens magnetfelt.

Forskningsresultatene er publisert i denne ukens utgave av tidsskriftet Nature.

For ytterligere informasjon, kontakt:

ESA Communication Department
Media Relations Office
Paris, Frankrike
Telefon: +331 15369 7155
Faks: +331 15369 7690

Professor Giovanni Bignami
Direktør ved Centre d´Etude Spatiale Rayonnements
Telefon: +331 561 55666
E-post: bignami@CESR.fr

Dr. Fred Jansen – ESA
XMM-Neweton prosjektforsker
Telefon: +31 71 565 4426
E-post: fjansen@rssd.esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.