Astronomer registrerer gammastråler fra en ekstrem pulsar, der drejer 707 gange i sekundet

Kunstnerens indtryk af en sort enkepulsar. (Dr. Mark A. Garlick/Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics/University of Toronto)

Den næsthurtigste trykke nogensinde opdaget er blevet fanget i at spytte gammastråler ud, og denne overraskende opdagelse kunne hjælpe astronomer til bedre at forstå egenskaberne af disse mærkelige og ekstreme stjerner.

Gammastrålingen fra millisekundpulsaren PSR J0952−0607 er så svag, at opdagelsen af ​​den krævede nogle smarte nye søgemetoder - og disse gjorde det muligt at tage hidtil usete målinger af stjernen.

Pulsarer er en type død stjerne kaldet neutronstjerner, slutresultatet af en stjerne, der er for massiv til at blive en hvid dværg, og ikke massiv nok til at blive en sort hul . Men rotationen af ​​disse pulsarer er sådan, at de, mens de snurrer, fejer Jorden med en stråle af stråling, nogle gange på tidsskalaer så præcise, at de kan hjælpe osmåle universet.

Nogle af disse pulsarer roterer så hurtigt, at de går rundt på millisekunders skalaer; passende nok kalder vi disse millisekunders pulsarer, og de findes normalt med en binær ledsager. Det menes, at deres rotation accelererer, når de suger materiale væk fra den ledsager.

Det var første gang, gammastråling blev opdaget, der udsender fra en millisekundspulsar i 1999 . Det andet blev ikke opdaget indtil 2009 , men siden da er mange flere millisekunders pulsarer blevet forbundet med gammastråler.

Men PSR J0952−0607, opdaget i 2017 , roterer med forbløffende 707 gange i sekundet; det er nu den hurtigste millisekundpulsar, for hvilken astronomer har været i stand til at måle dens spin-down-hastighed (hastigheden, hvormed den sænker farten) og dens overflademagnetiske felt.

Ifølge den officielle Fermi hjemmeside i 2016 , er mindst 17 procent af millisekunders pulsarer blevet opdaget, der udsender gammastråler, sammenlignet med kun 3 procent af den normale pulsarpopulation.

Men PSR J0952−0607 er en af ​​de mest ekstreme til dato, kun næst efter PSR J1748-2446ad, der i 2006 blev opdaget at svæve rundt ved 716 omdrejninger i sekundet .

For at sætte PSR J0952−0607's 707 rotation i perspektiv, hvis vi antager en diameter på 20 kilometer (standard for neutronstjerner), ville dens ækvator rejse med vanvittige 44.422 kilometer i sekundet - omkring 14 procent af lysets hastighed.

Det er også det, vi kalder en 'sort enke'. Pulsaren er 1,4 gange Solens masse, presset ned i den lille bitte diameter, med en binær følgesvend omkring 0,02 gange Solens masse. Hvad gør det til en sort enke er den vanvittigt lave binære ledsagermasse: pulsaren har tydeligvis slurvet det meste af sin følgesvend op.

Men da det blev opdaget i 2017, blev der ikke detekteret gammastråler fra pulsaren, da forskere brugte Fermi Gamma-ray Space Telescope. Selve pulsaren blev opdaget med lavfrekvente array ( LØFTER ) radioteleskop, i frekvenser langt under dem, der typisk bruges til pulsarsøgninger.

Astronom Lars Nieder fra Max Planck Institute for Gravitational Physics arbejder på at udvide kataloget over gammastrålepulsarer, så han besluttede at se nærmere på PSR J0952−0607.

Han og hans kolleger gennemgik 8,5 års data fra Fermi - mellem august 2008 og januar 2017 - og kombinerede det med to års observationer fra LOFAR. Han tog også nye optiske observationer fra to teleskoper og foretog endda en søgning efter gravitationsbølger bruger LIGO.

'Denne søgning er ekstremt udfordrende, fordi [Fermi] kun registrerede, hvad der svarer til omkring 200 gammastråler fra den svage pulsar i løbet af de 8,5 års observationer. I løbet af denne tid roterede selve pulsaren omkring 200 milliarder gange. Med andre ord, kun én gang for hver milliard omdrejninger blev der observeret en gammastråle,' sagde Nieder .

'For hver af disse gammastråler skal søgningen identificere nøjagtigt, hvornår den blev udsendt under hver af de 1,4 millisekunders rotationer.'

Denne søgning efter gamma-stråleemissioner blev udført ved hjælp af den kraftige Atlas Computing Cluster . Og den fandt signalet - men noget, sagde Nieder, var galt.

'Signalet var meget svagt og ikke helt, hvor det skulle være. Årsagen: vores påvisning af gammastråler fra J0952-0607 havde afsløret en positionsfejl i de første optiske teleskopobservationer, som vi brugte til at målrette vores analyse. Vores opdagelse af gammastrålepulseringerne afslørede denne fejl,' forklarede han .

'Denne fejl blev rettet i publikationen, der rapporterede om opdagelsen af ​​radiopulsarer. En ny og udvidet gammasøgning gav et ret svagt - men statistisk signifikant - gammastrålepulsaropdagelse i den korrigerede position.'

Og der var en anden overraskelse: der var ingen gammastråledetekteringer i dataene før 2011. Hvorfor? Det ved vi ikke.

Det er muligt stjernevariabilitet har noget at gøre med det; måske var gammastrålingen svagere dengang - for svag til at opdage, af en eller anden grund. Eller der var en ændring i kredsløbet eller rotationen, selvom intet andet i dataene overhovedet tyder på dette. Holdet vil blive ved med at studere stjernen for at prøve at forstå denne ejendommelige adfærd.

Denne nye, tættere afstand betød også, at holdet kunne gå tilbage og revidere de kendte fysiske parametre for pulsaren. Og de fandt ud af, at den har blandt de 10 svageste magnetfelter, der nogensinde er blevet opdaget i en pulsar.

Dette er i overensstemmelse med teorien om, at aktiv tilvækst af en pulsar dæmper dens magnetfelt - og det kunne, siger forskerne, hjælpe os med at sætte en begrænsning på den minimale magnetiske feltstyrke af disse vilde stjerner.

Forskningen er publiceret i The Astrophysical Journal .

Populære Kategorier: Forklarer , Ukategoriseret , Miljø , Samfund , Mennesker , Mening , Plads , Natur , Fysik , Sundhed ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.