Väittelijä tutki neljän röntgenpulsarin röntgensäteilyä niiden eri aktiivisuusvaiheissa. Lukuisten eri satelliittien tuottaman datan avulla väittelijä pystyi määrittämään pulsareiden tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet. Tutkimus lisää ymmärrystämme neutronitähtien ja äärimmäisten olosuhteiden fysiikasta.
Osa astrofysikaalisista kohteista on erityisen sopivia parantamaan ymmärtämystämme äärimmäisten olosuhteiden fysiikasta. Neutronitähdet ovat yksi esimerkki tällaisista kohteista.
Nämä kompaktit kohteet syntyvät supernovaräjähdyksissä massiivisten tähtien kehityksen loppuvaiheessa. Osa neutronitähdistä esiintyy kaksoistähdissä, missä toisena komponenttina on pääsarjan tähti. Tällaisissa systeemeissä neutronitähti voi alkaa "syömään" kumppaniaan ja huomattava osa neutronitähden pinnalle putoavan materian potentiaalienergiasta muuttuu havaittavaksi säteilyksi, lähinnä röntgensäteilyksi.
Kohteita, joissa neutronitähden pyöriminen saa aikaan säännöllisiä säteilypulsseja havaitsijaa kohti sanotaan röntgenpulsareiksi.
MSc Armin Nabizadeh tutki väitöstutkimuksessaan neljän röntgenpulsarin (Swift J1816.7−1613, GX 301−2, 4U 1901+03, and 2S 1845−024) röntgensäteilyä kahdella aktiivisuustasoilla, hiljaisessa vaiheessa ja purkauksessa.
Työssä käytettiin havaintoja usealta eri satelliitilta, kuten NuStar, XMM-Newton, Chandra, Swift, Insight-HXMT ja Fermi.
– Tutkimalla sekä kohteiden spektriä että niiden kirkkaudenmuutoksia pystyttiin yksityiskohtaisesti tutki- maan säteilyalueiden fysiikkaa ja määrittämään niiden tärkeimmät fysikaaliset parametrit kuten magneettivuon tiheys. Työn ansiosta ymmärrämme nyt enemmän näiden kohteiden fysiikasta sekä hiljaisessa vaiheessa että purkauksessa, Nabizadeh kertoo.
Erityisesti tässä työssä osoitettiin, että kohteen GX 301−2 ns. "spin-up" -vaiheessa, eli tähden nopeamman pyörimisen vaiheessa, säteily on pääosin peräisin materiasta, jonka neutronitähti on kerännyt kumppaninsa tähtituulesta, eikä ympäröivästä kertymäkiekosta, kuten olisi odotettavissa. Tähän asti on oletettu, ettei pelkkä tähtituuli riitä aiheuttamaan neutronitähden pyörimisen nopeutumista, vaan että nopeutuminen tapahtuu vain silloin, kun tähti kerää materiaa sitä ympäröivästä kiekosta. Tässä tutkimuksessa tehdyt havainnot osoittivat ensimmäistä kertaa ainutkertaisen spin-up -vaiheen neutronitähdellä ilman, että sen ympärillä havaittiin kertymäkiekkoa.
Korkean luminositeetin kohteen 4U 1901+03 tapauksessa saatiin viitteitä siitä, että 10 keV:n energian kohdalla esiintyvä absorptio ei johdu syklotroniabsorptiosta, vaan todennäköisesti kahden komponentin spektrien yhteensekoittumisesta. Lisäksi yhdistämällä röntgen- ja infrapunahavaintoja väittelijä pystyi arvioimaan aikaisemmin huonosti tutkittujen kohteiden Swift J1816.7−1613 ja 2S 1845−024 magneettivuon tiheyden, etäisyyden ja komponenttien optiset ominaisuudet.
***
MSc Armin Nabizadeh esittää väitöskirjansa ”Observational Studies of Accreting X-Ray Pulsars in a Broad Energy Range” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 4.11.2022 klo 12.00 (Turun yliopisto, Quantum Auditorium, Vesilinnantie 5, Turku).
Väitöstä on mahdollista seurata etäyhteydellä
Vastaväittäjänä toimii Dr. Pablo Reig (Foundation for Research and Technology-Hellas, Greece) ja kustoksena professori Juri Poutanen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on tähtitiede.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä
Kuvituskuva: Artist's impression of the X-ray binary Swift J1858. How the neutron star feeds via an accretion disk. Credits: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).
