Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Ekstreme teleskoper finder den næsthurtigst roterende pulsar

The Low-Frequency Array (LOFAR), et netværk af tusindvis af forbundne radioantenner, primært beliggende i Holland, har opdaget to nye millisekunders pulsarer ved at undersøge hidtil ukendte gammastrålekilder afdækket af NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope. Pulsar J0952-0607, fremhævet nær midten til højre, roterer 707 gange i sekundet og rangerer nu som næsthurtigste kendte pulsar. Placeringen af ​​LOFARs første millisekunds pulsaropdagelse, J1552+5437, som drejer 412 gange i sekundet, er vist øverst til venstre. Radioemission fra begge pulsarer dæmpes hurtigt ved højere radiofrekvenser, hvilket gør dem velegnede til LOFAR. Toppen af ​​dette sammensatte billede viser en del af gammastrålehimlen set af Fermi. Nederst er LOFAR "superterp" nær Exloo, Holland, som huser anlæggets kerneantennestationer. Kredit:NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration og ASTRON

Ved at følge op på mystiske højenergikilder kortlagt af NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope, det hollandsk-baserede Low Frequency Array (LOFAR) radioteleskop har identificeret en pulsar, der spinder ved mere end 42, 000 omdrejninger i minuttet, gør den til den næsthurtigste kendte.

En pulsar er kernen i en massiv stjerne, der eksploderede som en supernova. I denne stjernelevning, også kaldet en neutronstjerne, den tilsvarende masse af en halv million Jorder knuses til en magnetiseret, snurrende kugle, der ikke er større end Washington, D.C. Det roterende magnetiske felt driver stråler af radiobølger, synligt lys, Røntgenstråler og gammastråler. Hvis en stråle tilfældigvis fejer hen over Jorden, astronomer observerer regelmæssige emissionsimpulser og klassificerer objektet som en pulsar.

"Omtrent en tredjedel af gammastrålekilderne fundet af Fermi er ikke blevet detekteret ved andre bølgelængder, " sagde Elizabeth Ferrara, et medlem af opdagelsesholdet på NASAs Goddard Space Center i Greenbelt, Maryland. "Mange af disse ikke-associerede kilder kan være pulsarer, men vi har ofte brug for opfølgning fra radioobservatorier for at opdage pulserne og bevise det. Der er en reel synergi på tværs af de ekstreme ender af det elektromagnetiske spektrum i jagten på dem."

Det nye objekt, navngivet PSR J0952-0607 – eller J0952 for kort – er klassificeret som en millisekundpulsar og er placeret mellem 3, 200 og 5, 700 lysår væk i stjernebilledet Sextans. Pulsaren indeholder omkring 1,4 gange solens masse og kredses hver 6,4 time af en ledsagende stjerne, der er blevet skåret væk til mindre end 20 gange massen af ​​planeten Jupiter. Forskerne rapporterer deres resultater i et papir offentliggjort i 10. september-udgaven af ​​The Astrofysiske tidsskriftsbreve og nu tilgængelig online.

På et tidspunkt i dette systems historie, materien begyndte at strømme fra ledsageren og ind på pulsaren, gradvist at hæve sit spin til 707 rotationer i sekundet, eller mere end 42, 000 rpm, og øger dets emissioner kraftigt. Til sidst, pulsaren begyndte at fordampe sin ledsager, og denne proces fortsætter i dag. På grund af deres lighed med edderkopper, der spiser deres kammerater, systemer som J0952 kaldes black widow eller redback pulsarer, afhængig af hvor meget af ledsagerstjernen der er tilbage. De fleste af de kendte systemer af disse typer blev fundet ved at følge op på Fermi uassocierede kilder.

Denne animation viser en sort enkepulsar som J0952 sammen med dens lille stjernekammerat, set inde fra deres baneplan. Kraftig stråling og pulsarens "vind" - en udstrømning af højenergipartikler - opvarmer kraftigt den modstående side af ledsageren, fordamper det over tid. Kredit:NASAs Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde

LOFAR-opdagelsen antyder også potentialet for at finde en ny population af ultrahurtige pulsarer.

"LOFAR opfangede impulser fra J0952 ved radiofrekvenser omkring 135 MHz, hvilket er omkring 45 procent lavere end de laveste frekvenser af konventionelle radiosøgninger, " sagde hovedforfatter Cees Bassa ved det nederlandske institut for radioastronomi (ASTRON). "Vi fandt ud af, at J0952 har et stejlt radiospektrum, hvilket betyder, at dens radioimpulser fader ud meget hurtigt ved højere frekvenser. Det ville have været en udfordring at finde det uden LOFAR."

Teoretikere siger, at pulsarer kan rotere så hurtigt som 72, 000 rpm, før de går i stykker, alligevel det hurtigste spin kendt - af PSR J1748-2446ad, nåede næsten 43, 000 rpm - er kun 60 procent af det teoretiske maksimum. Måske kan pulsarer med hurtigere menstruation simpelthen ikke dannes. Men kløften mellem teori og observation kan også skyldes vanskeligheden ved at opdage de hurtigste rotatorer.

"Der er voksende beviser på, at de hurtigst roterende pulsarer har en tendens til at have de stejleste spektre, " sagde medforfatter Ziggy Pleunis, en doktorand ved McGill University i Montreal. Den første millisekundspulsar opdaget med LOFAR, som blev fundet af Pleunis, er J1552+5437, som drejer ved 25, 000 rpm og udviser også et stejlt spektrum. "Da LOFAR-søgninger er mere følsomme over for disse stejle spektrum radiopulsarer, vi kan opdage, at endnu hurtigere pulsarer gør, faktisk, eksisterer og er blevet savnet af undersøgelser med højere frekvenser, " forklarede han.

I løbet af sine ni år i kredsløb, Fermi har spillet en rolle i opdagelsen af ​​mere end 100 pulsarer, enten gennem direkte detektion af gammastråleimpulser eller radioopfølgning af ikke-tilknyttede kilder.

LOFAR er et radioteleskop sammensat af et internationalt netværk af antennestationer designet til at observere universet ved frekvenser mellem 10 og 250 MHz. Drives af ASTRON, netværket omfatter stationer i Holland, Tyskland, Sverige, England., Frankrig, Polen og Irland.


Varme artikler