NASAs Chandra fanger pulsar i røntgenfartfælde

En ung pulsar brager gennem Mælkevejen med en hastighed på over en million miles i timen. Denne stjernernes speedster, som NASAs Chandra X-ray Observatory har set, er et af de hurtigste objekter af sin art, der nogensinde er set. Dette resultat lærer astronomerne mere om, hvordan nogle af de større stjerner ender deres liv.

Pulsarer er hurtigt roterende neutronstjerner, der dannes, når nogle massive stjerner løber tør for brændstof, kollapser og eksploderer. Denne pulsar ræser gennem resterne af supernovaeksplosionen, der skabte den, kaldet G292.0+1.8, beliggende omkring 20.000 lysår fra Jorden.

"Vi så direkte bevægelse af pulsaren i røntgenstråler, noget vi kun kunne gøre med Chandras meget skarpe syn," sagde Xi Long fra Center for Astrofysik | Harvard &Smithsonian (CfA), der ledede undersøgelsen. "Fordi det er så fjernt, var vi nødt til at måle, hvad der svarer til bredden af ​​en fjerdedel omkring 15 miles væk for at se denne bevægelse."

For at gøre denne opdagelse sammenlignede forskerne Chandra-billeder af G292.0+1.8 taget i 2006 og 2016. Ud fra ændringen i pulsarens position i løbet af de 10 år, beregnede de, at den bevæger sig mindst 1,4 millioner miles i timen fra midten af ​​supernova-resten nederst til venstre. Denne hastighed er omkring 30 % højere end et tidligere estimat af pulsarens hastighed, der var baseret på en indirekte metode, ved at måle, hvor langt pulsaren er fra midten af ​​eksplosionen.

Pulsarens nyligt bestemte hastighed indikerer, at G292.0+1.8 og dens pulsar kan være betydeligt yngre, end astronomer tidligere troede. Xi og hans team vurderer, at G292.0+1.8 ville være eksploderet for omkring 2.000 år siden set fra Jorden, snarere end for 3.000 år siden, som tidligere beregnet. Adskillige civilisationer rundt om på kloden optog supernovaeksplosioner på det tidspunkt, hvilket åbnede muligheden for, at G292.0+1.8 blev observeret direkte.

"Vi har kun en håndfuld supernovaeksplosioner, der også har en pålidelig historisk optegnelse knyttet til dem," sagde medforfatter Daniel Patnaude, også fra CfA, "så vi ville tjekke, om G292.0+1.8 kunne føjes til dette gruppe."

G292.0+1.8 er dog under horisonten for de fleste civilisationer på den nordlige halvkugle, der kunne have observeret det, og der er ingen registrerede eksempler på, at en supernova er observeret på den sydlige halvkugle i retning af G292.0+1.8.

Udover at lære mere om alderen på G292.0+1.8, undersøgte forskerholdet også, hvordan supernovaen gav pulsaren sit kraftige spark. Der er to hovedmuligheder, som begge involverer materiale, der ikke bliver slynget ud af supernovaen jævnt i alle retninger. Den ene mulighed er, at neutrinoer produceret i eksplosionen udstødes fra eksplosionen asymmetrisk, og den anden er, at affaldet fra eksplosionen skydes asymmetrisk ud. Hvis materialet har en foretrukken retning, vil pulsaren blive sparket i den modsatte retning på grund af fysikkens princip kaldet bevarelse af momentum.

Mængden af ​​asymmetri af neutrinoer, der kræves for at forklare den høje hastighed i dette seneste resultat, ville være ekstrem, hvilket understøtter forklaringen om, at asymmetri i eksplosionsrester gav pulsaren sit spark. Dette stemmer overens med en tidligere observation om, at pulsaren bevæger sig i den modsatte retning fra hovedparten af ​​den røntgen-emitterende gas.

Den energi, der blev givet til pulsaren fra denne eksplosion, var gigantisk. Selvom den kun er omkring 10 miles på tværs, er pulsarens masse 500.000 gange Jordens, og den bevæger sig 20 gange hurtigere end Jordens hastighed, der kredser om Solen.

"Denne pulsar er omkring 200 millioner gange mere energisk end Jordens bevægelse omkring Solen," sagde medforfatter Paul Plucinsky, også fra CfA. "Det ser ud til at have fået sit kraftige spark, bare fordi supernovaeksplosionen var asymmetrisk."

Den sande hastighed gennem rummet vil sandsynligvis være højere end 1,4 millioner miles i timen, fordi billedteknikken kun måler bevægelse fra side til side, snarere end langs vores synslinje til pulsaren. En uafhængig Chandra-undersøgelse af G292.0+1.8 ledet af Tea Temim fra Princeton University tyder på, at hastigheden langs sigtelinjen er omkring 800.000 miles i timen, hvilket giver en samlet hastighed på 1,6 millioner miles i timen. Et papir, der beskriver dette arbejde, blev for nylig accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal .

Forskerne var i stand til at måle et så lille skift, fordi de kombinerede Chandras højopløselige billeder med en omhyggelig teknik til at kontrollere pulsarens koordinater og andre røntgenkilder ved at bruge præcise positioner fra den europæiske rumfartsorganisations Gaia-satellit.

Det seneste arbejde af Xi og team om G292.0+1.8 blev præsenteret på det 240. møde i American Astronomical Society-mødet i Pasadena, Californien. Resultaterne er også diskuteret i et papir, der er blevet accepteret til offentliggørelse af The Astrophysical Journal . + Udforsk yderligere

Video:Sådan sparker du en pulsar ud af galaksen