Americká kosmická rentgenová observatoř RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) byla na kruhovou oběžnou dráhu ve výšce 580 km vynesena 30. prosince 1995 z kosmodromu Cape Canaveral. Hlavním cílem bylo studium rozložení intenzity gama záření horkého plynu v blízkosti např. hvězdy Eta Carinae a sledování proměnnosti rentgenových zdrojů v čase (od mikrosekund až po měsíce). Zejména je vhodná pro výzkum rychle rotujících pulsarů.
Neutronové hvězdy jsou závěrečná stádia vývoje masivních hvězd a jedná se o pozůstatky po výbuchu supernov typu II. Hmotnost typických neutronových hvězd se pohybuje od 1,35 do 2,1 hmotností Slunce (teoreticky až do 5 hmotností Slunce), ale jejich rozměr je pouhých 20 až 10 km (hvězda s vyšší hmotností má menší poloměr), což odpovídá hustotám 8.1016 až 2.1018 kg/m3. Neutronovou hvězdu tvoří převážně neutrony, tzv. neutronový degenerovaný plyn, kdy pod velkým tlakem jsou elektrony vmáčknuty do jader atomů, čímž se protony v jádrech „změní“ na neutrony a dojde k vyzáření neutrin. Gravitace je zde kompenzována tlakem plazmatu při vysoké teplotě. Neutronové hvězdy jsou často pozorovány jako pulsary, výjimečně jako magnetary (neutronové hvězdy s extrémně silným magnetickým polem).
„Tikající kosmickou časovanou pumu“ tým Diega Altamirana (Pannekoek Astronomical Institute, University of Amsterdam) zkoumal u neutronové hvězdy patřící do dvojhvězdné soustavy. U neutronové hvězdy, která již explodovala jako supernova, se stále vyskytují silné exploze. Způsobuje to vodíkový a heliový plyn z hvězdného společníka, který po spirále směřuje na neutronovou hvězdu. Pomalu se hromadí na povrchu neutronové hvězdy do té doby, než se ohřeje až na kritickou teplotu, zapálí nekontrolovatelnou fúzi, při níž vznikají těžší prvky a pak zapálí termonukleární „plamen“, který rychle „pohltí“ celou hvězdu. Jasný rentgenový záblesk vzniklý při explozi během 10 až 100 s uvolní více energie než naše Slunce za celý týden. (Exploze oblasti veliké jako poštovní známka by měla sílu 100 vodíkových bomb o síle 15 megatun TNT vybuchlých současně.) U jediné neutronové hvězdy mohou tyto výbuchy nastat dokonce několikrát za den. Vědci pozorovali tisíce těchto rentgenových výbuchů u asi 80 různých neutronových hvězdy, ale až do nynějška nevěděli, jak předpovídat jejich výskyt.
Animace: Interstellar Accreting Neutron Thermonuclear Warfare
RXTE provedl mimořádně přesná měření těchto rychle „blikajících“ objektů, které vysílají rentgenové záření založené na opakovaní procesu fúze (tzv. QPO - kvaziperiodické oscilace). Teoreticky by frekvence těchto kmitů měla být okolo 0,009 cyklů za sekundu (9 milihertzů nebo 1 cyklus každé 2 minuty), což je velmi blízko frekvenci QPO, kterou změřil Altamiranův tým v systému 4U 1636-53 ležícím ve vzdálenosti 20 000 sv.l. mezi jižními souhvězdími Oltář (Ara) a Pravítko (Norma). Klíčovým výsledkem je objev, že se frekvence s časem snižuje z asi 12 na 8 milihertzů (1 cyklus za 125 sekund) a v okamžiku, kdy se neutronová hvězda dostane až do tohoto dolního limitu frekvence, „spustí“ se u ní silný rentgenový výbuch.
„Objevili jsme hodiny, které tikají čím dál tím pomaleji a když zpomalí až příliš - bum! - bomba exploduje,“ říká Altamirano. „Jsme schopni předpovídat, kdy tyto exploze nastanou. Máme hodiny, které nám řeknou, kdy bomba bude vybuchovat!“
„Zatím nevíme, jestli tento sled událostí znamená, že kmity způsobila exploze nebo jestli právě nadešel čas pro výbuch,“ dodává Michiel van der Klis (Pannekoek Astronomical Institute, University of Amsterdam). „Další pozorování RXTE budou podstatná pro vyřešení tohoto problému.“
Tým nyní studuje víc než 50 dalších neutronových hvězd, aby mohli identifikovat podobné chování. Frekvence rentgenových emisí také souvisí s hmotností a velikostí neutronové hvězdy a poskytuje nový nástroj pro studování fyzikálních vlastností neutronových hvězd.
„Je to vzrušující objev,“ říká astrofyzik Tod Strohmayer (Goddarda Space Flight Center, Greenbelt, Maryland). „Četnost QPO souvisí s hmotností a velikostí neutronové hvězdy, proto jsme schopni QPO použít pro zjištění hmotnosti neutronových hvězd. To nám dává nový nástroj pro zkoumání těchto fascinujících objektů.“
Zdroj: AstronomyNow Online