Forskning inspicerer emissionen fra millisekund pulsar PSR J0218+4232

Ved at analysere dataene fra NASAs Fermi-rumfartøj og Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) teleskop, et internationalt hold af astronomer har undersøgt en millisekundpulsar kendt som PSR J0218+4232. Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort 25. august på arXiv.org, kaste mere lys over emissionen fra denne kilde.

Pulsarer er stærkt magnetiserede, roterende neutronstjerner, der udsender en stråle af elektromagnetisk stråling. De hurtigst roterende pulsarer, med rotationsperioder under 30 millisekunder, er kendt som millisekundpulsarer (MSP'er). Astronomer antager, at de er dannet i binære systemer, når den oprindeligt mere massive komponent bliver til en neutronstjerne, der derefter bliver spundet op på grund af ophobning af stof fra den sekundære stjerne.

I en afstand af omkring 10, 270 lysår væk fra Jorden, PSR J0218+4232 (eller J0218 for kort) er en MSP med en spin-periode på 2,3 millisekunder. Den er vært for en hvid dværg-ledsager med en masse på omkring 0,2 solmasser, på en to-dages bane. J0218 har et ekstremt stærkt magnetfelt ved lyscylinderen på cirka 100, 000 G. Desuden dens karakteristiske alder på omkring 500 millioner år og spin-down kraft på omkring 240 decillioner erg/s, gør det til en af ​​de yngste og mest energiske MSP'er, der er kendt til dato.

Tidligere undersøgelser af J0218 har antydet, at det kan være en af ​​de bedste kandidater til at søge efter meget højenergi (VHE) gammastråleemission (over 100 GeV). Det er derfor et hold af astronomer, ledet af Pablo M. Saz Parkinson fra University of California i Santa Cruz, besluttede at analysere observationsdata for denne pulsar opnået med Fermi og MAGIC.

"I denne avis, vi rapporterer resultater fra en analyse af 11,5 års Fermi-LAT-data, sammen med ~90 timers data fra nye MAGIC stereoskopiske observationer af J0218, indsamlet fra november 2018 til november 2019, ved hjælp af lavenergitærskel Sum-Trigger-II-systemet, " forklarede forskerne.

Undersøgelsen fandt bevis for pulserende emission fra J0218 over 25 GeV, men der blev ikke påvist noget bevis for emission over 100 GeV (VHE). Astronomerne søgte også efter mulig emission over 30 GeV i Fermi-dataene, men fandt ud af, at på trods af tilstedeværelsen af ​​10 begivenheder over denne energi, deres fordeling i fase gav en p-værdi, der ikke var signifikant.

Desuden, forskerne modellerede bredbåndsspektret af J0218 fra ultraviolet (UV) til VHE gammastråler ved hjælp af en numerisk kraftfri magnetosfæremodel for det globale magnetfelt, beregning af de individuelle baner for partikler injiceret på neutronstjernens overflade. Modellen blev brugt til at forklare manglen på VHE-emission fra J0218.

Opsummering af resultaterne og teoretisk modellering, forfatterne af papiret konkluderede, at det vil være meget udfordrende at detektere VHE-emission fra J0218 ved hjælp af den nuværende generation af teleskoper. Dette kan ændre sig med Cherenkov Telescope Array (CTA) planlagt til at være operationelt i 2022.

"Cherenkov Telescope Array (CTA) forventes at have betydeligt bedre følsomhed end MAGIC i området 10-100 GeV, og denne og andre pulsarer vil således være primære mål for observation, " bemærkede astronomerne.

© 2021 Science X Network