Pulsar yang terpantas ke-2, kini dengan sinar gamma

Konsep pistol dari pulsar. Dalam ilustrasi ini, pulsar berayun radio (hijau) dan gamma-ray (magenta) rasuk melintasi Bumi dengan setiap putaran, sehingga kita melihatnya sebagai berdenyut. Imej melalui NASA.

Ledakan supernova boleh menghancurkan bintang biasa menjadi bintang neutron, terdiri daripada bahan eksotik, yang sangat padat. Bintang Neutron berada di urutan sekitar 20 km (20 km) berbanding dengan beratus-ratus ribu batu untuk bintang-bintang seperti matahari kita. Namun, mereka mengandungi massa sebanyak 1.4 kali dari matahari kita. Bintang Neutron mempunyai medan magnet yang kuat. Mereka mengeluarkan letupan radiasi yang kuat di sepanjang garis medan magnet mereka. Sekiranya, sebagai bintang neutron berputar, sinar radiasinya secara berkala menuju ke Bumi, kita melihat bintang itu sebagai sumber radio atau gamma sinar. Kemudian bintang neutron juga dipanggil pulsar, sering dibandingkan dengan mercusuar kosmik. Ahli astronomi moden tahu pulsar berputar dengan kepantasan minda. Yang terpantas kedua - yang dipanggil PSR J0952-0607 - berputar kira-kira 707 kali sesaat! Para saintis di Institut Max Planck untuk Fizik Gravitasi di Hanover, Jerman mengumumkan pada 19 September 2019, bahawa pulsar ini, J0952-0607 - dahulunya dilihat hanya pada hujung spektrum radio - kini telah dijumpai juga dalam sinar gamma.

J0952-0607 - nombor yang berkaitan dengan kedudukan objek di langit - mula-mula ditemui pada tahun 2017. Ia pada awalnya dilihat sebagai denyutan dalam gelombang radio, tetapi bukan sinar gamma. Pasukan antarabangsa yang mempelajarinya secara terperinci - dan baru-baru ini menerbitkan karya baru mengenainya dalam jurnal Astrophysical yang dikaji semula - berkata dalam satu kenyataan:

Pulsar berputar 707 kali dalam satu saat dan oleh itu berputar terpantas di galaksi kita di luar persekitaran bintang padat kluster globular.

Konsep siri supernova dengan bintang neutron di hatinya. Bintang Neutron dilahirkan di supernova. Apabila bahagian-bahagian luar bintang meletup keluar, bahagian dalaman bintang meletup. Bahagian konstituen atom-atom biasa - elektron dan proton - dihancurkan bersama oleh graviti untuk membentuk neutron. Ingin mengetahui lebih lanjut mengenai bintang neutron? Cuba penjelasan ini, dari Perbualan . Imej melalui ESA.

Para astronom mengatakan pulsar ini mengorbit pusat jisim bersama dalam 6.2 jam dengan bintang pengiring. Sahabatnya sangat ringan, dengan massa hanya satu-lima puluh dari matahari kita. Bintang pengiring itu mungkin dikunci ke pulsar, sama seperti bulan Bumi diikat ke Bumi sehingga satu sisi bulan sentiasa menghadap Bumi. Jika satu sisi bintang pengiring sentiasa menghadap pulsar, bahagian bintang itu akan dipanaskan oleh radiasi gamma pulsar. Ahli-ahli astronomi itu berkata mereka berfikir bahawa mereka melihat sisi day hot yang panas dan sejuk night sisi berbeza dalam kecerahan dan warna sebagai bintang pengiring dan pulsar mengorbit pusat jisim mereka yang sama.

Perincian ini dibuat kerana, dalam kajian baru ini, para astronom menganalisis banyak data mengenai pulsar ini dan temannya. Mereka menggunakan data bernilai 8.5 tahun dari Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray NASA, dua tahun pemerhatian radio LOFAR, serta pemerhatian dari dua teleskop optik besar dan data gelombang graviti dari pengesan LIGO. Penulis utama penyelidikan baru adalah Lars Nieder, Ph.D. pelajar di Pusat Albert Einstein (Institut Max Planck) di Hannover. Analisis data adalah salah satu bidang pengajiannya yang khusus. Beliau mengulas:

Carian ini sangat mencabar kerana teleskop sinar gamma Fermi hanya mencatatkan sama dengan kira-kira 200 sinar gamma dari pulsar yang lemah selama pemerhatian 8.5 tahun. Pada masa ini pulsar itu sendiri berputar 220 bilion kali. Dalam erti kata lain, hanya sekali dalam setiap bilion putaran adalah sinar gamma diperhatikan!

Bagi setiap sinar gamma ini, pencarian mesti mengenalpasti dengan tepat apabila pada setiap putaran milisaat 1.4 itu dipancarkan.

Lars Nieder - seorang Ph.D, pelajar dalam astrofizik di Institut Albert Einstein Hannover - mengetuai penyelidikan baru mengenai PSR J0952-0607. Imej melalui Max Planck.

Mengikut pernyataan para astronom ini:

Ini memerlukan menyusun data dengan resolusi yang sangat baik agar tidak terlepas sebarang isyarat yang mungkin. Kuasa pengkomputeran yang diperlukan adalah sangat besar. Pencarian yang sangat sensitif terhadap pengsan ray-gamma pengsan akan mengambil masa selama 24 tahun untuk menyelesaikan satu teras komputer. Dengan menggunakan kluster komputer Atlas di AEI Hannover ia selesai dalam masa dua hari sahaja.

Para astronom berkata mereka mendapati kejutan dalam data. Mereka terkejut, sebagai contoh, untuk tidak mencari denyutan sinar gamma sebelum Julai 2011. Mereka berkata:

Sebab mengapa pulsar hanya kelihatan menunjukkan pulsasi selepas tarikh itu tidak diketahui. Variasi dalam berapa banyak sinar gamma yang dipancarkan mungkin satu sebab, tetapi pulsar sangat lemah sehingga tidak dapat menguji hipotesis ini dengan ketepatan yang mencukupi. Perubahan dalam orbit pulsar dilihat dalam sistem yang sama mungkin juga memberikan penjelasan, tetapi tidak ada petunjuk dalam data yang berlaku.

Buat masa ini, kekurangan sinaran gamma sebelum 2011 adalah misteri.

Bruce Allen adalah pengarah Institut Albert Einstein Hannover dan Ph.D. Nieder. penyelia. Imej melalui Max Planck.

Para astronom berkomentar bahawa pulsar yang berputar cepat seperti J0952-0607 adalah probe fizik yang melampau. Mereka berkata:

Berapa cepat bintang neutron boleh berputar sebelum mereka pecah daripada daya sentrifugal tidak diketahui dan bergantung kepada fizik nuklear yang tidak diketahui. Pulsar Millisecond seperti J0952-0607 berputar begitu cepat kerana mereka telah berputar dengan menimbulkan masalah dari sahabat mereka. Proses ini difikirkan untuk mengebumikan medan magnet pulsar. Dengan pemerhatian gamma-ray jangka panjang, pasukan penyelidikan menunjukkan bahawa J0952-0607 mempunyai salah satu daripada sepuluh medan magnet terendah yang pernah diukur untuk pulsar, selaras dengan jangkaan dari teori.

Bruce Allen, Ph.D. Nieder. penyelia dan pengarah di Institut Albert Einstein Hannover, menambah:

Kami akan terus mengkaji sistem ini dengan gamma-ray, radio, dan pemerhatian optik kerana masih ada soalan yang tidak dijawab mengenainya. Penemuan ini juga menunjukkan sekali lagi bahawa sistem pulsar yang melampau bersembunyi di dalam katalog Fermi LAT.

Kami juga menggunakan projek pengkomputeran kami yang mengedarkan sains warganegara untuk mencari sistem pulsar sinar gamma binari di sumber Fermi LAT yang lain dan yakin untuk membuat penemuan yang lebih menarik di masa hadapan.

Profil nadi (pengagihan foton sinar gamma semasa satu putaran pulsar) J0952-0607 ditunjukkan di bahagian atas. Berikut adalah pengagihan sepadan foton individu sepanjang 10 tahun pemerhatian. The greyscale menunjukkan kemungkinan (berat foton) untuk foton individu untuk berasal dari pulsar. Bermula pertengahan 2011, fotonik bergerak di sepanjang trek yang sepadan dengan profil nadi. Ini menunjukkan pengesanan denyutan gamma-ray, yang tidak mungkin sebelum pertengahan 2011. Imej melalui L. Nieder / Max Planck Institute for Physics Gravitational.

Bottom line: PSR J0952-0607 berputar 707 kali sesaat, menjadikannya pulsar terpantas ke-2 yang diketahui dan pulsar terpantas di luar kluster globular. Ahli astronomi baru-baru ini mendapati pulsar ini memancarkan sinar gamma tenaga tinggi.

Sumber: Pengesanan dan Masa Pulsasi Gamma-Ray dari Pulsar 707 Hz J9595? 0607

Melalui Institut Max Planck untuk Fizik Gravitasi