Sagen om den manglende forbindelse neutronstjerne

Ligesom antropologer sammensætter det menneskelige stamtræ, astronomer har fundet ud af, at et forkert "skelet" af en stjerne kan forbinde to forskellige slags stjerneliv. Det mystiske objekt, kaldet PSR J1119-6127, er blevet fanget opfører sig som to forskellige objekter - en radiopulsar og en magnetar - og kan være vigtig for at forstå deres udvikling.

En radiopulsar er en type neutronstjerne - den ekstremt tætte rest af en eksploderet stjerne - der udsender radiobølger i forudsigelige pulser på grund af dens hurtige rotation. Magnetarer, derimod, er rabalder:De har voldelige, højenergiudbrud af røntgen- og gammastrålelys, og deres magnetfelter er de stærkeste, man kender i universet.

"Denne neutronstjerne bærer to forskellige hatte, "sagde Walid Majid, astrofysiker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien. "Nogle gange er det en pulsar. Nogle gange er det en magnetar. Dette objekt kan fortælle os noget om pulsars underliggende mekanisme generelt."

Siden 1970’erne har forskere har behandlet pulsarer og magnetarer som to forskellige grupper af objekter. Men i det sidste årti, beviser er kommet frem for, at disse kan være stadier i udviklingen af ​​et enkelt objekt. Majids nye undersøgelse, kombineret med andre observationer af objektet, antyder, at J1119 kunne være i en aldrig før set overgangstilstand mellem radiopulsar og magnetar. Undersøgelsen blev offentliggjort i 1. januar -udgaven af Astrofysiske journalbreve , og blev præsenteret i denne uge på mødet i American Astronomical Society i Grapevine, Texas.

"Dette er det sidste manglende led i kæden, der forbinder pulsarer og magnetarer, sagde Victoria Kaspi, astrofysiker ved McGill University i Montreal, Canada. "Det ser ud til, at der er en jævn overgang mellem disse to slags neutronstjerneadfærd."

Da denne mystiske genstand blev opdaget i 2000, det så ud til at være en radiopulsar. Det var for det meste stille og forudsigeligt indtil juli 2016, da NASAs Fermi- og Swift-rumobservatorier observerede to røntgenstråler og 10 ekstra lysudbrud ved lavere energier, der kom fra objektet, som rapporteret i en undersøgelse i Astrofysiske journalbreve ledet af Ersin Gogus. En yderligere undersøgelse fra 2016 i samme tidsskrift, ledet af Robert Archibald, kiggede også på de to røntgenudbrud, inkorporering af observationer fra NASAs NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) teleskop. Denne undersøgelse antydede også, at pulsaren opførte sig oprørsk - som en magnetar.

Da udbruddene skete, Kaspi mailede begejstret astrofysiker Tom Prince på JPL/Caltech i Pasadena, at fortælle ham, at dette ville være et godt objekt at studere fra den sydlige halvkugle. Prins, Majid og kolleger brugte NASA Deep Space Network 70-meter radioteleskop i Canberra, Australien - den største ret på den sydlige halvkugle - for at se, hvad der foregik.

"Vi tror, ​​at disse røntgenudbrud skete, fordi objektets enorme magnetfelt blev snoet, da objektet snurrede, "Sagde Majid.

Spændingen ved et vridende magnetfelt er så stor, at det får neutronstjernens ydre skorpe til at bryde - analogt med tektoniske plader på Jorden, der forårsager jordskælv. Dette medfører en pludselig ændring i rotation, kaldet en "fejl" "som er blevet målt af NuSTAR.

Neutronstjerner er så tætte, at en teske vejer lige så meget som et bjerg. Stjernens skorpe, cirka 1 kilometer tyk, med højere tryk og tæthed på større dybder, er et neutronrigt gitter. Denne særlige neutronstjerne menes at have et af de stærkeste magnetfelter blandt befolkningen af ​​kendte pulsarer:et par billioner gange stærkere end solens magnetfelt.

To uger efter røntgenudbruddet, Majid og kolleger sporede objektets emissioner ved radiofrekvenser, som er meget lavere i energi end røntgenstråler. Radioemissionerne havde kraftige stigninger og fald i intensitet, giver forskere mulighed for at kvantificere, hvordan emissionen udviklede sig. Forskere brugte et instrument, som de uformelt kalder en "pulsarmaskine, "der blev for nylig installeret på den samme DSN -skål i Australien.

"Inden for 10 dage, noget helt ændret i pulsaren, "Majid sagde." Det var begyndt at opføre sig som en normal radiopulsar igen. "

Spørgsmålet er stadig:Hvad kom først pulsaren eller magnetaren? Nogle forskere hævder, at objekter som J1119 begynder som magnetarer og gradvist stopper med at udbrudte røntgenstråler og gammastråler over tid. Men andre foreslår den modsatte teori:at radiopulsaren kommer først og, over tid, dets magnetfelt kommer ud af supernovaens murbrokker, og så begynder de magnetarlignende udbrud. Men, ligesom babyer vokser til at blive voksne og ikke omvendt, der er sandsynligvis en enkelt vej for disse objekter at tage.

For at hjælpe med at løse dette mysterium, ligesom antropologer studerer rester af menneskelige forfædre på forskellige stadier af evolutionær historie, astronomer ønsker at finde flere "missing link" -objekter som J1119. Dette særlige objekt blev sandsynligvis dannet efter en supernova 1, 600 år siden. Overvågning af lignende objekter kan belyse, om dette fænomen er specifikt for J1119, eller om denne adfærd er almindelig i denne klasse af objekter.

Astronomer fortsætter også med at overvåge J1119. Majid og kolleger observerede i december en markant lysning af emissionerne ved radiobølgelængder, i et mønster i overensstemmelse med andre magnetarer.

"Vores nylige observationer viser, at dette objekt indeholder lidt af det 'astrofysiske DNA' fra to forskellige familier af neutronstjerner, "Prince sagde." Vi glæder os til at finde andre eksempler på denne type overgangsobjekt. "