Mysteriet om deltids-pulsarer

En ny opdagelse har styrket den udbredte opfattelse, at alle pulsarer er ordenligt tikkende ure i universet. En undersøgelse foretaget ved Arecibo -observatoriet i Puerto Rico har heldigvis opdaget to ekstremt mærkelige pulsarer, der gennemgår en "kosmisk forsvindende handling". Nogle gange er de der, og derefter i meget lange perioder, de er ikke.

At erkende eksistensen af ​​denne mærkelige opførsel var i sig selv en tilfældighed. Det krævede stor tålmodighed fra et team af radioastronomer ved Jodrell Bank i Storbritannien under ledelse af professor Andrew Lyne fra University of Manchester for at bekræfte eksistensen af ​​disse for det meste usynlige pulsarer.

Pulsarer roterer hurtigt, stærkt magnetiserede neutronstjerner. De er cirka 20 miles på tværs med masser af omkring 500, 000 jordarter. Rotationen sender ladede partikler, der strømmer ud fra de magnetiske poler, får stråler af radiobølger til at feje rundt om himlen - som lysstrålerne fra et fyrtårn. Dette resulterer i pulser, som kan modtages af terrestriske radioteleskoper.

Intermitterende pulsarer er en sjældent observeret population af pulsarer, som har to tilstande - en når de pulserer som normale pulsarer (ON -tilstanden), og en anden, når de på mystisk vis ikke lykkes at arbejde, producerer slet ingen radiobølger (OFF -tilstand). "De skifter øjeblikkeligt mellem staterne, "bemærker Lyne." De er TIL, og så er de væk, forsvinder uden nogen åbenbar advarsel. "

Et pulsar-studieteam på 34 medlemmer, herunder Dr. Andrew Seymour, en USRA postdoc i Arecibo, brugte 7-stråles modtageren til at udføre rutinemæssige pulsarsøgninger i det, de kalder PALFA (Pulsar Arecibo L-Band Feed Array) undersøgelsen. De to nyligt opdagede intermitterende pulsarer tilbringer det meste af deres tid i OFF -tilstand. Tre andre lignende pulsarer er også kendt, men de er for det meste ON.

I september 2012, et af disse nye objekter blev opdaget at udsende meget lyse pulser, og det blev mærket PSR J1929+1357. Af 169 nye pulsarer, opfølgningsobservationer af halvdelen af ​​dem var blevet indledt i Jodrell Bank, og denne kandidat blev bekræftet som en pulsar i februar 2013 ved hjælp af det 250 ft Lovell Telescope ved det andet forsøg. "I løbet af de næste 9 måneder blev det observeret ikke færre end 650 gange - 100 timer, "sagde professor Benjamin Stappers fra Jodrell Bank Center for Astrophysics og en medforfatter til publikationen." Det var TIL ved kun 5 lejligheder-kun 0,8% af tiden. "

Den vigtigste betydning af denne opdagelse er, at der skal eksistere et ekstremt stort antal forsvindende handlingspulsarer. PALFA -undersøgelsen, som er rettet mod en del af Mælkevejen, der er synlig for Arecibo -fadet, dækker kun hver position i undersøgelsen én gang. Det bestod sandsynligvis over 130 lignende pulsarer, men dette var den eneste, der var TIL på tidspunktet for observation. Desuden, hvis det ikke var for de tidlige signaler i Jodrell Bank, denne pulsar kunne let være blevet kasseret som en falsk detektion, sandsynligvis skyldes radiofrekvent interferens. PALFA -teamet vurderer, at der er omkring 3, 000 sådanne intermitterende pulsarer i undersøgelsesområdet, langt større end befolkningen af ​​normale pulsarer.

"Disse forsvindende pulsarer kan langt overstige normale pulsarer, "sagde Dr. Victoria Kaspi fra McGill University i Canada og hovedforsker på PALFA -projektet." Faktisk de kan omdefinere, hvad vi tænker som normalt. "

Hvorfor denne mærkelige opførsel? Trods alt, siden den oprindelige pulsar -opdagelse i 1967, de er blevet omtalt som vidunderligt nøjagtige kosmiske ure, der tikker støt i millioner af år med en kadence, der overgår krydsningen af ​​vores bedste laboratorieure. Men disse langsigtede intermitterende pulsarer er for det meste usynlige, hvilket er omtrent lige så nyttigt som at have uret på væggen, der er skjult bag et gardin det meste af tiden.

"Forklaringen på ON-OFF-adfærden er stadig et puslespil, "siger Seymour." Det indikerer, at pulsarmiljøet ændrer sig, men hvad disse ændringer indebærer, er åbent for debat. "

Nylige observationer af disse ulige pulsarer tyder på, at deres rotationshastighed, når OFF, kun er 80 procent af hastigheden, når den er ON. En egenskab ved "normale" pulsarer er, at deres puls sænkes meget gradvist over tid. PALFA -teamet formoder, at strømmen af ​​ladede partikler, som driver radiostrålerne fra pulsaren, får også pulsaren til at spinde hurtigere ned. Når OFF, denne partikelstrøm fejler af en eller anden grund, og spin -down -hastigheden reduceres. Men som Seymour bemærker, der er endnu ingen enighed i pulsarsamfundet om ON-OFF-mekanismen.

Den ændrede centrifugeringshastighed udledes ved at beregne, hvor mange slag der blev savnet under pulsarens usynlige faser.

PALFA undersøgelser er i gang, og ingen kan forudsige, om og hvornår flere eksempler på dette fascinerende nye fænomen vil blive fundet. At fange en anden intermitterende pulsar i sin ON -tilstand er tilfældig. Er der en anden kandidat derude klar til at afsløre sine hemmeligheder, eller vil det for evigt lure gemt i rumets mørke ubekendte?

Lyne håber, at opfølgende målinger af PSR J1929+1357 vil give et sjældent indblik i fysikken i pulsaremissionsmekanismen og det ændrede spin-down-fænomen.