Tikkende kosmiske ure afslører stjernernes udvikling over millioner af år

Pulsarer, en type roterende neutronstjerne, er velkendte som utroligt stabile astrofysiske ure. Deres regelmæssighed, bruges til at måle deres radioimpulser, har ført til nogle af de mest spændende test af Einsteins generelle relativitetsteori og givet videnskabsfolk mulighed for at undersøge adfærden af ​​det ekstremt tætte stof inde i neutronstjerner.

Men ligesom almindelige ure her på Jorden, pulsarer er ikke perfekte målere af tiden. Meget ligesom et ur, der taber et par sekunder hvert år, den nøjagtige hastighed, hvormed pulsarer spinder, ser ud til at vandre tilfældigt i små mængder over måneds- til årtier lange tidsskalaer.

Spindene fra en lille del af pulsarerne har også vist sig at accelerere hurtigt - de begynder at 'tikke' lidt hurtigere end normalt. Disse effekter, kaldet 'spinstøj' og 'fejl, "skift fra pulsar til pulsar og kan afsløre, hvordan neutronstjerner udviklede sig over millioner af år; dog, dette kræver præcisionssporing af hundredvis af pulsar-spin over mange år.

Takket være en række opgraderinger i løbet af det sidste årti, Molonglo-teleskopet, som fejrede sin 50 års fødselsdag i 2015, kan udføre spin-tracking observationer af hundredvis af pulsarer hver anden uge. Dette gjorde det muligt for forskere fra ARC Center of Gravitational Wave Discovery (OzGrav) at finde tre nye fejlbegivenheder og måle styrken af ​​spinstøjen i 300 pulsarer.

I en nyligt offentliggjort undersøgelse ledet af OzGrav Ph.D. studerende Marcus Lower, forskere undersøgte 280 pulsarer, der er mest repræsentative for normal pulsarudvikling, og udviklede en statistisk metode svarende til den, der blev brugt til at analysere gravitationsbølgehændelser detekteret af LIGO og Jomfruen. Resultaterne, præsenteret på CSIRO's Australia Telescope National Facility kollokvium, viste, at spinstøj synes at falde med pulsaralderen, og at der er et skaleringsforhold mellem spinstøjstyrke, hvor hurtigt en pulsar drejer, og hvor hurtigt dens spin aftager over tid.

Marcus forklarer, "Efterhånden som spinstøj bliver mere tydelig, jo længere du stirrer på en pulsar, vi kan muligvis tilføje yderligere pulsarer til en re-analyse af Molonglo-datasættet i fremtiden. Vi kan også anvende den statistiske metode til data fra teleskoper, der har sporet pulsar-spin gennem flere årtier."

Kombinationen af ​​yderligere pulsarer og længere datasæt ville forbedre undersøgelsens nuværende målinger og give forskere mulighed for at bestemme den nøjagtige årsag til spinstøj i pulsarer.