Astrofysikere forbinder oplysning af pulsarvindtågen til pulsars spin-down-hastighedsovergang

Astrofysikere har opdaget, at pulsarvindtågen (PWN) omkring den berømte pulsar B0540-69 blev lysere gradvist, efter at pulsaren oplevede en pludselig spin-down rate overgang (SRT). Denne opdagelse, lavet af en gruppe astrofysikere ledet af GE Mingyu og LU Fangjun ved Institute of High Energy Physics ved det kinesiske videnskabsakademi, giver vigtige ledetråde til spin-down-mekanismen og magnetfeltstrukturen af ​​pulsaren, samt PWN'ets fysiske egenskaber. Resultaterne blev offentliggjort i Natur astronomi .

Pulsarer er stærkt magnetiserede neutronstjerner født fra supernovaeksplosioner af massive stjerner. De har typisk radier omkring 10 km og overflademagnetiske feltstyrker omkring 1 billion Gauss. Ifølge klassisk pulsarteori, en isoleret pulsar mister energi gennem magnetisk dipolstråling og sænker dermed farten. Imidlertid, flere og flere teoretikere mener, at den vigtigste måde, hvorpå en isoleret pulsar mister sin rotationsenergi, er gennem en relativistisk vind bestående af elektroner, positroner og eventuelt magnetfelt. Hvis vinden er kraftig nok, det vil til sidst danne et detekterbart PWN gennem interaktion med de omgivende materialer. Den berømte krabbetåge er sådan en PWN, med en størrelse på flere lysår, dvs. omkring hundrede tusinde gange afstanden fra Jorden til Solen.

PSR B0540-69 er placeret i den store magellanske sky galakse, en satellitgalakse omkring 160, 000 lysår fra vores Mælkevej. I december 2011 spin-down raten af ​​denne pulsar steg pludselig med 36% og har været næsten konstant siden da, hvilket betyder, at energifrigivelseshastigheden for pulsaren også er steget med 36%. I modsætning til andre pulsarer med lignende spin-down hastighedsovergange, som er ledsaget af pulsprofil og/eller fluxændringer og tilskrives ændringer i magnetosfærerne, ingen variation i hverken pulsprofilen eller fluxen er blevet detekteret fra PSR B0540-69, gør årsagen til dens SRT til et mysterium.

GE udtalte, "Ved at bruge data opnået af nogle få røntgen-astronomiske satellitter, vi finder, at X-ray PWN omkring PSR B0540-69 lysnede gradvist op til 32±8% i forhold til den tidligere flux i løbet af ca. 400 dage siden SRT. Vi viser, at SRT højst sandsynligt er resultatet af en pludselig forstærkning af magnetfeltet i pulsar magnetiske polregion, som ikke i væsentlig grad påvirker den pulserede røntgenstråling, men øger pulsarvindkraften og dermed PWN røntgenudsendelsen." Dette er første gang, at PWN lysere er observationsmæssigt forbundet med pulsarens spin-down rate-overgang, antyder, at pulsarvinden er den vigtigste faktor, der bremser pulsarspin. "400-dages tidsskalaen for fluxstigningen svarer til en magnetisk feltstyrke på omkring 0,8 milli-Gauss i PWN. Dette er også den første direkte måling af magnetfeltet og er i overensstemmelse med den værdi, der er estimeret før under nogle antagelser, " tilføjede LU.