En kosmisk baby bliver opdaget, og den er genial

Astronomer har en tendens til at have en lidt anden tidsfornemmelse end os andre. De studerer regelmæssigt begivenheder, der skete for millioner eller milliarder af år siden, og genstande, der har eksisteret lige så længe. Det er til dels grunden til, at den nyligt opdagede neutronstjerne kendt som Swift J1818.0-1607 er bemærkelsesværdig:En ny undersøgelse i tidsskriftet Astrofysiske tidsskriftsbreve anslår, at den kun er omkring 240 år gammel - en veritabel nyfødt efter kosmiske standarder.

NASAs Neil Gehrels Swift Observatory opdagede det unge objekt den 12. marts, da den udgav et massivt udbrud af røntgenstråler. Opfølgningsundersøgelser fra Den Europæiske Rumorganisations XMM-Newton-observatorium og NASAs NuSTAR-teleskop, som ledes af Caltech og ledes af agenturets Jet Propulsion Laboratory, afslørede flere af neutronstjernens fysiske egenskaber, inklusive dem, der bruges til at vurdere dens alder.

En neutronstjerne er en utrolig tæt klods af stjernemateriale, der er tilbage, efter at en massiv stjerne går i supernova og eksploderer. Faktisk, de er nogle af de tætteste objekter i universet (kun efter sorte huller):En teskefuld neutronstjernemateriale ville veje 4 milliarder tons på Jorden. Atomerne inde i en neutronstjerne er smadret så tæt sammen, de opfører sig på måder, der ikke findes andre steder. Swift J1818.0-1607 pakker dobbelt så meget som vores sol i et volumen mere end en billion gange mindre.

Med et magnetfelt på op til 1, 000 gange stærkere end en typisk neutronstjerne – og omkring 100 millioner gange stærkere end de kraftigste magneter lavet af mennesker – Swift J1818.0-1607 tilhører en særlig klasse af objekter kaldet magnetarer, som er de mest magnetiske objekter i universet. Og det ser ud til at være den yngste magnetar, der nogensinde er opdaget. Hvis dens alder bekræftes, det betyder, at lyset fra den stjerneeksplosion, der dannede det, ville have nået Jorden omkring det tidspunkt, hvor George Washington blev den første præsident i USA.

"Dette objekt viser os et tidligere tidspunkt i en magnetars liv, end vi nogensinde har set før, meget kort efter dens dannelse, " sagde Nanda Rea, en forsker ved Institute of Space Sciences i Barcelona og hovedforsker i observationskampagnerne af XMM Newton og NuSTAR (en forkortelse for Nuclear Spectroscopic Telescope Array).

Mens der er over 3, 000 kendte neutronstjerner, videnskabsmænd har identificeret kun 31 bekræftede magnetarer - inklusive denne nyeste post. Fordi deres fysiske egenskaber ikke kan genskabes på Jorden, neutronstjerner (inklusive magnetarer) er naturlige laboratorier til at teste vores forståelse af den fysiske verden.

"Måske hvis vi forstår dannelseshistorien om disse objekter, vi vil forstå, hvorfor der er så stor en forskel mellem antallet af magnetarer, vi har fundet, og det samlede antal kendte neutronstjerner, " sagde Rea.

Swift J1818.0-1607 er placeret i stjernebilledet Skytten og er relativt tæt på Jorden - kun omkring 16, 000 lysår væk. (Fordi lys tager tid at rejse disse kosmiske afstande, vi ser lys, som neutronstjernen udsendte omkring 16, 000 år siden, da den var omkring 240 år gammel.) Mange videnskabelige modeller tyder på, at magnetarers fysiske egenskaber og adfærd ændrer sig, når de ældes, og at magnetarer kan være mest aktive, når de er yngre. Så at finde en yngre prøve i nærheden som denne vil hjælpe med at forfine disse modeller.

At gå til ekstremer

Selvom neutronstjerner kun er omkring 10 til 20 miles (15 til 30 kilometer) brede, de kan udsende enorme lysudbrud på lige fod med meget større genstande. Magnetarer er især blevet forbundet med kraftige udbrud, der er klare nok til at kunne ses klart over hele universet. I betragtning af magnetarers ekstreme fysiske egenskaber, forskere mener, at der er flere måder, hvorpå de kan generere så store mængder energi.

Swift-missionen opdagede Swift J1818.0-1607, da den begyndte at bryde ud. I denne fase, dens røntgenstråling blev mindst 10 gange lysere end normalt. Udbrudshændelser varierer i deres specifikationer, men de begynder normalt med en pludselig stigning i lysstyrken i løbet af dage eller uger, efterfulgt af et gradvist fald over måneder eller år, efterhånden som magnetaren vender tilbage til sin normale lysstyrke.

Derfor er astronomer nødt til at handle hurtigt, hvis de vil observere perioden med topaktivitet fra en af ​​disse begivenheder. Swift-missionen gjorde det globale astronomisamfund opmærksom på begivenheden, og XMM-Newton (som har NASA-deltagelse) og NuSTAR udførte hurtige opfølgningsundersøgelser.

Ud over røntgenstråler, magnetarer har været kendt for at frigive store udbrud af gammastråler, den højeste energiform for lys i universet. De kan også udsende konstante stråler af radiobølger, den laveste energiform for lys i universet. (Neutronstjerner, der udsender langlivede radiostråler, kaldes radiopulsarer; Swift J1818.0-1607 er en af ​​fem kendte magnetarer, der også er radiopulsarer.)

"Det fantastiske ved [magnetarer] er, at de er ret forskellige som befolkning, " sagde Victoria Kaspi, direktør for McGill Space Institute ved McGill University i Montreal og et tidligere medlem af NuSTAR-teamet, som ikke var involveret i undersøgelsen. "Hver gang du finder en, fortæller den dig en anden historie. De er meget mærkelige og meget sjældne, og jeg tror ikke, vi har set hele rækken af ​​muligheder."

Den nye undersøgelse blev ledet af Paolo Esposito med School for Advanced Studies (IUSS) i Pavia, Italien.