Método para una determinación más precisa de los radios de las estrellas de neutrones

La duración de la mayoría de estos destellos de rayos X es de unos 10 a 100 segundos. Después del máximo, el brillo de los rayos X decae casi exponencialmente. Una estrella de neutrones que estalla con rayos X emite como un cuerpo negro con cierta temperatura (unos diez millones de grados), y esta temperatura disminuye junto con la disminución del brillo. Pero la conexión entre el brillo y la temperatura no es fija. Depende de la estructura física de las capas superiores de la envoltura de la estrella de neutrones emisora (la atmósfera). Las atmósferas modelo de las estrellas de neutrones que emiten rayos X pueden ser calculadas para varias masas y radios, así como para un determinado brillo de los rayos X, y hace algún tiempo los coautores calcularon la red extendida de tales atmósferas modelo.

La comparación de la disminución conjunta de la temperatura y el brillo de los rayos X en algunos destellos de rayos X con las predicciones del modelo permite encontrar la masa y el radio de una estrella de neutrones. Este método fue sugerido hace más de diez años y sus autores fueron Valery Suleimanov, Juri Poutanen, Mike Revnivtsev y Klaus Werner, tres de los cuales son los coautores de esta publicación. El desarrollo posterior de este método y su aplicación a los numerosos destellos de rayos X les permitió limitar los radios de las estrellas de neutrones en el rango de 11 a 13 km. Todas las determinaciones siguientes, incluida una observación de la fusión de dos estrellas de neutrones mediante detectores de ondas gravitacionales, dieron valores dentro de este rango.

En el método, los investigadores supusieron que la estrella de neutrones no está en rotación y tiene una forma esférica con una distribución uniforme de la temperatura en la superficie. Pero las estrellas de neutrones en los sistemas binarios considerados pueden rotar rápidamente con un período típico de unos pocos milisegundos.

En particular, la estrella de neutrones de rotación más rápida del sistema 4U 1608-52 tiene un período de rotación de 0,0016 segundos. Las formas de estas estrellas de neutrones de rápida rotación están lejos de ser esféricas. Tienen radios más grandes en los ecuadores que en los polos, y la gravedad de la superficie y la temperatura superficial son mayores en los polos que en los ecuadores. Por lo tanto, hay incertidumbres sistemáticas en el método de determinación de las masas y los radios de las estrellas de neutrones. Los radios de las estrellas de neutrones obtenidos pueden ser sistemáticamente sobreestimados debido a su rápida rotación.

Recientemente Valery Suleimanov, Juri Poutanen y Klaus Werner desarrollaron un método de aproximación rápida para calcular las radiaciones emergentes de estrellas de neutrones de rotación rápida. Extendieron su método para los destellos termonucleares en las superficies de las estrellas de neutrones de rápida rotación. Este método ampliado se aplicó al estallido de rayos X en la superficie de la estrella de neutrones en el sistema SAX 1810.8-2609, que está rotando con un período de unos 2 milisegundos. El estudio demostró que el radio de esta estrella de neutrones puede sobreestimar en el valor en un rango que va de uno a medio kilómetro, dependiendo del ángulo de inclinación del eje de rotación con respecto a la línea de visión. Esto significa que las correcciones sistemáticas no son cruciales y pueden ser ignoradas en la primera aproximación. El plan es aplicar este método a la estrella de neutrones de rotación más rápida del sistema 4U 1608-52.