Když byl na ISS dopraven přístroj NICER, vědci si od něj slibovali lepší prozkoumání neutronových hvězd, které se v některých případech chovají jako pulsary, a to když svými kužely rádiového záření zasahují Zemi. NICER pracuje v oboru měkkého rentgenového záření. Kromě detailního průzkumu neutronových hvězd si od výsledků jeho výzkumu slibujeme i možnost použít pulsary k přesné navigaci sond vyslaných do vzdálenějších míst Sluneční soustavy. Ty by tak mohly lépe určovat svou polohu i rychlost. NASA nyní oznámila, že tento dalekohled detekoval rekordní záblesk rentgenového záření.
Přístroj NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) byl na ISS dopraven v nehermetizovaném prostoru (trunku) nákladní lodi Dragon v rámci mise CRS-11 v červnu 2017. Podrobnosti o jeho přístrojích a využití jsme už psali. Odkazy najdete v použitých zdrojích na konci článku.
Zdroj: http://spaceflight101.com
NASA vydala 7. listopadu článek, ve kterém oznámila, že NICER zaznamenal 20. srpna letošního roku výrazný záblesk rentgenového záření. Stalo se tak poté, co na povrchu jednoho z pulsarů, hvězdě, která kdysi explodovala jako supernova, došlo k termonukleární reakci (objekt má označení SAX J1808.4-3658, zkráceně J1808). Šlo zatím o nejjasnější rentgenový záblesk, který NICER pozoroval. Tento záblesk byl odlišný od doposud pozorovaných, protože během fáze poklesu došlo k opětovnému zjasnění. Astronomové pro tento jev zatím nemají vysvětlení.
Rentgenový záblesk typu I uvolnil během 20 sekund tolik energie, jako naše Slunce uvolní za 10 dní. NICER má naštěstí pro astronomy dobré rozlišení, a tak jim může pomoci pochopit fyzikální procesy, které probíhají na povrchu těchto náhle vybuchujících neutronových hvězd.
Pusar J1808 se od nás nachází asi 11 000 světelných roků směrem do souhvězdí Střelce. Rotuje rychlostí 401 otáček za sekundu a jde o člena dvojhvězdy. Druhá složka je tvořena hnědým trpaslíkem, což je pozoruhodný objekt, jen o málo hmotnější, než velké plynné planety, ale příliš malý na to, aby byl regulérní hvězdou (dá se také říci, že jejich hmotnost je pouze 11 až 16 hmotností Jupiteru). V jejich nitru sice může probíhat syntéza hélia z deuteria, ale ne klasické termojaderné reakce vedoucí i ke vzniku těžších prvků. Nejmenší klasické hvězdy jsou tzv. červení trpaslíci.
V tomto systému hvězd tedy proudí neustále vodík směrem k neutronové hvězdě, kde vytváří prstenec hmoty nazývaný akreční disk. Hmota v disku se nedostáva na povrch pulsaru snadno. Avšak jednou za několik let naroste hustota látky natolik, že dojde k její ionizaci (některé elektrony jsou odtrženy z obalu atomů) a ta přestane být průhledná pro záření hvězdy. Část vyzařované energie je zachycena a rozjíždí proces zahřívání a další ionizace tohoto plynu. Nyní už je látka natolik hustá, že může snáze padat na povrch neutronové hvězdy.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Stále intenzivnější „déšť“ vodíku vytváří na povrchu hvězdy horký, stále hlubší „oceán“. V jeho nejhlubší vrstvě neustále roste teplota a tlak, až se začne měnit vodík na hélium, stejně, jako je tomu uvnitř hvězd podobných Slunci. Při této termojaderné reakci klesá vzniklé hélium níže a vytváří vlastní vrstvu. Jakmile její hloubka naroste na několik metrů, podmínky zde umožní vznik těžších atomů uhlíku. V tomto okamžiku však dojde k mohutné explozivní erupci, která se šíří podél celého povrchu hvězdy.
V právě pozorovaném záblesku můžeme vidět dva zároveň probíhající jevy pro vodíkovou a héliovou vrstvu. Standardně je hmota hvězdy udržována v určitém poloměru od středu proti gravitaci tlakem záření. Tuto hranici určuje tzv. Eddingtonův limit. V uvolněném rentgenovém záblesku byl pozorován dvojí Eddingtonův limit. NICER ukázal, že po náhlém nárůstu se energie výbuchu na sekundu ustálila, aby dále pomaleji rostla. Astronomové se domnívají, že v okamžiku ustálení došlo k expanzi vodíku do okolního prostoru. Exploze pokračovala další dvě sekundy a došlo k odhalení héliové vrstvy. V tu chvíli začalo expandovat do okolí také hélium, které se rozptylovalo rychleji a dohnalo vodíkovou vrstvu, v níž se rozptýlilo, zpomalilo a zastavilo a mohlo tak začít klesat zpět na povrch neutronové hvězdy. Po této fázi se ale pulsar opět zjasnil o 20 %, a to z dosud nejasných příčin.
Během pozorování záblesku zaznamenal NICER také malé oscilace rentgenového záření, které odpovídají rychlosti rotace pulsaru, a mělo by tak jít o odrazy rentgenových paprsků od různých částí akrečního disku kolem pulsaru.
Zájemce o podrobnější popis jevu můžeme odkázat na vědeckou práci uveřejněnou v The Astrophysical Journal Letters.
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasas-nicer-catches-record-setting-x-ray-burst
https://www.kosmonautix.cz/2017/06/nahledneme-do-hlubin-neutronovych-hvezd/
https://www.kosmonautix.cz/2016/06/pruzkumnik-neutronovych-hvezd-a-zkouska-nove-navigace/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/styles/ubernode_alt_horiz/public/thumbnails/image/nicer_burst_final_still.jpg
https://i0.wp.com/www.kosmonautix.cz/wp-content/uploads/2017/06/2014/10/DAxQdOrU0AA-F6u.jpg
https://i2.wp.com/www.kosmonautix.cz/wp-content/uploads/2017/06/2013/07/2013/05/2013/05/image_2_nicer.jpg
Hezké, díky za článek. A jsem rád, že vědci pořád zažívají situaci, kdy se vyskytnou situace, kterým nerozumí a budou je potřeba vysvětlit. Nejlepší objev je přeci takový, který nikdo nečekal.
Pěkný článek, díky. Jen dotaz: Systém XTI (jak je u poslední fotky) je nějaké dřívější pojmenování systému NICER?
X-ray Timing Instrument (XTI) chápu jako hlavní přístroj. Vedlejším určením je ještě test komunikace v RTG oboru v rámci stanice ISS. XTI má těch 56 koncentrátorů pod nimiž jsou křemíkové detektory SDD. Koncentrátory sbírají záření z poměrně velké plochy oblohy (30 čtverečních úhlových minut) a soustřeďují je do malých SDD detektorů. SDD jsou schopny detekovat jednotlivé fotony, třídit je podle energií (v rozmezí 0,2-12 keV odpovídajícímu záření neutronových hvězd i jiných astrofyzikálních zdrojů) a velmi malým časovým odstupem od sebe (100 nanosekund). https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/
Občas není na škodu si rozmanit obzor i spíše astrofyzikálním článkem. Díky moc Martine. Moc zajímavé čtení i pro laiky.
„Pusar J1808 se od nás nachází asi 11 000 světelných roků“
A co se na planete Zemi delo v dobe vzniku zablesku pred 11 tisici lety?
„…
Rapidní oteplování planety způsobuje tání ledovců, potažmo rozsáhlé záplavy. Na mnoha místech se stepi mění v husté lesy.
Podle archeologických nálezů je osídlována severní Evropa.
…
“
https://cs.wikipedia.org/wiki/9._tis%C3%ADcilet%C3%AD_p%C5%99._n._l.
Nič nové pod slnkom, v nedávnych geologických dobách bola hladina morí občas o mnoho vyššia aj nižšia ako dnes, boli aj obdobia keď priemerná globálna teplota bol aj o 20°C vyššia ako dnes, boli ľadové doby, dokonca dve totálne ľadové doby kedy aj rovník pokrývali 1-2 km hruhý ľadovec atď. atď, a človek ešte vôbec ani neexistoval a príroda si sama to všetko dala do normálu, a nič sa nedialo, vyhynulo mnoho biologických druhov a život prepukol do nového ešte búrlivejšieho rozvoja. Nechajte prírodu nech si robí čo chce, vždycky tie zmeny boli len k prospechu.
Problém je pouze, zda nebude lidem vadit, jak s nimi příroda nakládá 🙂 Jinak souhlas. Mrzí mě, že nevíme, jak moc jí škodíme, protože ty výkyvy v minulosti byly taky a často větší, než nad čím se žehrá dnes. Nejvíc mě štve, jak se snažíme likvidovat emise a v Asii se tomu musí smát, až se za břicha popadají. Dokud tam se něco nezačne dělat, myslím, že my v Evropě můžeme snižovat emise, jak chceme a zlikviduje to leda naši ekonomiku. Ale to už jsme úplně mimo téma. Ach jo. Omlouvám se.