Dus hoe neem je de temperatuur van een van de meest exotische objecten in het heelal? Een neutronenster (~ 1,35 tot 2,1 massa's van de zon, slechts 24 km breed) is het overblijfsel van een supernova nadat een grote ster is gestorven. Hoewel ze niet massief genoeg zijn om een zwart gat te worden, nemen neutronensterren nog steeds materie op en trekken ze gas uit een binaire partner, die vaak langere perioden van affakkeling ondergaan.
Gelukkig kunnen we röntgenfakkels waarnemen (met instrumenten zoals Chandra), maar het is niet de gloed zelf die de temperatuur of structuur van een neutronenster kan onthullen.
Tijdens de AAS-conferentie vorige week onthulden details over de resultaten van een röntgenobservatiecampagne van MXB 1659-29, een quasi-persistente röntgenstraal-transiënte bron (dwz een neutronenster die lange tijd oplaait), fascinerende inzichten voor de fysica van neutronensterren, wat aantoont dat naarmate de korst van een neutronenster afkoelt, de samenstelling van de aardkorst wordt onthuld en de temperatuur van deze exotische supernovaresten kan worden gemeten ...
Tijdens een uitbarsting genereren neutronensterren röntgenstralen. Deze röntgenbronnen kunnen worden gemeten en hun evolutie kan worden gevolgd. In het geval van MXB 1659-29 gebruikte Ed Cackett (Univ. Of Michigan) gegevens van NASA's Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) om de koeling van de neutronenster-korst te volgen na een lange periode van röntgenstraling. MXB 1659-29 flakkerde 2,5 jaar totdat hij in september 2001 “uitschakelde”. Sindsdien werd periodiek de bron geobserveerd om de exponentiële afname in röntgenemissies te meten.
Dus waarom is dit belangrijk? Na een lange periode van röntgenstraling zal de korst van een neutronenster opwarmen. Er wordt echter gedacht dat de kern van de neutronenster relatief koel blijft. Wanneer de neutronenster stopt met affakkelen (omdat de aangroei van gas, het voeden van de fakkel, uitschakelt), gaat de verwarmingsbron voor de korst verloren. Tijdens deze periode van “rust” (geen affakkelen), onthult de afnemende röntgenflux van de afkoelende neutronenster-korst een enorme schat aan informatie over de kenmerken van de neutronenster.
Tijdens de rust zullen astronomen röntgenstralen waarnemen die worden uitgezonden vanaf het oppervlak van de neutronenster (in tegenstelling tot de fakkels), zodat directe metingen van de neutronenster kunnen worden gedaan. In zijn presentatie onderzocht Cackett hoe de röntgenflux van MXB 1659-29 exponentieel afnam en vervolgens afvlakte bij een constante flux. Dit betekent dat de korst na het affakkelen snel afkoelde en uiteindelijk thermisch evenwicht bereikte met de neutronensterkern. Daarom kan met behulp van deze methode de kerntemperatuur van de neutronenster worden afgeleid.
Met inbegrip van de gegevens van een andere neutronenster röntgenstraal voorbijgaande KS 1731-260, suggereren de koelsnelheden die werden waargenomen tijdens het begin van de rust, dat deze objecten goed geordende korstroosters hebben met zeer weinig onzuiverheden. De snelle temperatuurdaling (van opflakkering tot rust) duurde ongeveer 1,5 jaar om thermisch evenwicht te bereiken met de neutronenster kern. Er zal nu verder worden gewerkt met Chandra-gegevens, zodat meer informatie over deze snel draaiende exotische objecten kan worden ontdekt.
Plotseling werden neutronensterren voor mij iets minder mysterieus in het gesprek van 10 minuten afgelopen dinsdag, ik hou van conferenties…
Gerelateerde publicaties:
- Chandra en Swift observaties van de quasi-persistente neutronenster van voorbijgaande aard EXO 0748-676 in rust, Degenaar et al., 2008
- DE KRUSTKOELCURVE VAN DE NEUTRON STAR IN MXB 1659-29, Rudy Wijnands, 2004
