Вторият най-бърз пулсар, сега с гама лъчи

Концепцията на художника за пулсар. На тази илюстрация пулсарът замахва своите радио (зелени) и гама-лъчи (пурпурни) лъчи покрай Земята с всяко завъртане, така че да го виждаме като пулсиращ. Изображение чрез НАСА.

Експлозиите на Supernova могат да смажат обикновените звезди до неутронни звезди, съставени от екзотична, изключително гъста материя. Нейтронните звезди са от порядъка на около 12 мили (20 км) за разлика от стотици хиляди мили за звезди като нашето слънце. И все пак те съдържат маса от порядъка на 1, 4 пъти по-голяма от тази на нашето слънце. Нейтронните звезди имат силни магнитни полета. Те излъчват мощни взривове по техните линии на магнитно поле. Ако като неутронна звезда се върти, лъчевите й лъчи периодично сочат към Земята, ние виждаме звездата като пулсиращ радио или източник на гама-лъчи. Тогава неутронната звезда се нарича още пулсар, често сравняван с космически фар. Съвременните астрономи знаят за пулсарите, които се въртят с умопомрачителна бързина. Вторият най-бърз - наречен PSR J0952-0607 - завърта 707 пъти в секунда! Учени от Института за гравитационна физика Макс Планк в Хановер, Германия обявиха на 19 септември 2019 г., че този пулсар, J0952-0607 - по-рано виждан само в радиокрая на спектъра - сега е установено, че пулсира и в гама лъчи.

J0952-0607 - числото се отнася до положението на обекта в небето - за първи път е открито през 2017 г. Първоначално е видяно да пулсира в радиовълни, но не и гама лъчи. Международният екип, който го изучава подробно - и наскоро публикува нова работа за него в рецензирания Astrophysical Journal - казва в изявление:

Пулсарът се върти 707 пъти за една секунда и следователно е най-бързо въртящият се в нашата галактика извън плътните звездни среди на кълбовидните клъстери.

Концепцията на художника за остатък от свръхнова с неутронна звезда в сърцето си. Нейтронните звезди се раждат в свръхнови. Докато външните части на звездата избухват навън, вътрешната част на звездата имплодира. Съставните части на обикновените атоми - електрони и протони, се раздробяват заедно чрез гравитация, за да образуват неутрони. Искате ли да знаете повече за неутронните звезди? Опитайте този обяснител, от The Conversation . Изображение чрез ESA.

Астрономите казаха, че този пулсар орбитира общия център на масата за 6.2 часа с придружителна звезда. Другът е изключително лек, с маса само една петнадесет от тази на нашето слънце. Придружаващата звезда може да бъде прикрепена в прилично положение към пулсара, точно както Луната на Земята е прикрепена към Земята, така че едната страна на Луната винаги да е обърната към Земята. Ако едната страна на придружителната звезда винаги е изправена пред пулсара, тази страна на звездата ще се нагрява от гама-лъчението на пулсара. Астрономите споделиха, че смятат, че виждат горещата страна и на по-хладната night страна на спътника се различават по яркост и цвят, тъй като придружителната звезда и пулсарът обикалят около орбитния си център на маса.

Тези подробности станаха възможни, защото в това ново проучване астрономите анализираха много данни за този пулсар и неговия спътник. Те използваха данни от 8, 5 години от космическия телескоп на Ферми Гама-лъч, две години радио наблюдения LOFAR, плюс наблюдения от два големи оптични телескопа и данни от гравитационните вълни от детекторите LIGO. Водещ автор на новите изследвания е Ларс Нийдър, доктор на науките. студент в центъра на Алберт Айнщайн (Институт Макс Планк) в Хановер. Анализът на данните е една от неговите специални области на изследване. Той коментира:

Това търсене е изключително предизвикателно, защото телескопът Fermi гама-лъч регистрира само еквивалента на около 200 гама лъчи от слабия пулсар за 8, 5 години наблюдения. През това време самият пулсар се върти 220 милиарда пъти. С други думи, само веднъж на всеки милиард завъртания се наблюдаваше гама лъч!

За всеки от тези гама лъчи търсенето трябва да идентифицира точно кога по време на всяко 1, 4 милисекундно завъртане е излъчено.

Ларс Нидер - доктор на науките, студент по астрофизика в Института „Алберт Айнщайн“ в Хановер - ръководи новите изследвания на PSR J0952-0607. Изображение чрез Max Planck.

Според изявлението на тези астрономи:

Това изисква комбиниране на данните с много фина разделителна способност, за да не се пропускат възможни сигнали. Необходимата изчислителна мощност е огромна. Много чувствителното търсене на слаби гама-пулсации би отнело 24 години, за да завърши в едно ядро ​​на компютъра. С използването на компютърния клъстер Atlas в AEI Хановер той завърши само за два дни.

Астрономите казаха, че са намерили изненади в данните. Те бяха изненадани например, че не откриха пулсации на гама-лъчи преди юли 2011 г. Те казаха:

Причината, поради която пулсарът изглежда само показва пулсации след тази дата, е неизвестна. Различията в това колко гама лъчи излъчва, може да са една от причините, но пулсарът е толкова слаб, че не беше възможно да се тества тази хипотеза с достатъчна точност. Промените в пулсарната орбита, наблюдавани в подобни системи, също може да предложат обяснение, но в данните няма дори намек, че това се случва.

Засега липсата на гама-пулсации преди 2011 г. е загадка.

Брус Алън е директор на института „Алберт Айнщайн“ Хановер и доктор на Нидер. ръководител. Изображение чрез Max Planck.

Астрономите коментират, че бързо въртящите се пулсари като J0952-0607 са сонди на екстремната физика. Те казаха:

Колко бързо могат да се въртят неутронни звезди, преди да се разпаднат от центробежните сили, не е известно и зависи от неизвестната ядрена физика. Милисекундни пулсари като J0952-0607 се въртят толкова бързо, защото са били завъртени чрез натрупване на материя от своя спътник. Счита се, че този процес погребва магнитното поле на пулсара. С дългосрочните наблюдения на гама-лъчи изследователският екип показа, че J0952-0607 има едно от десетте най-ниски магнитни полета, измерени някога за пулсар, в съответствие с очакванията на теорията.

Брус Алън, доктор на Нидер ръководител и директор на Института Алберт Айнщайн в Хановер, добави:

Ще продължим да изучаваме тази система с гама-лъчи, радио и оптични обсерватории, тъй като все още няма въпроси за нея. Това откритие показва още веднъж, че екстремните пулсарни системи се крият в каталога на Fermi LAT.

Ние също използваме нашия граждански научен проект за разпространение на електронни да търсим бинарни гама-пулсарни системи в други източници на Fermi LAT и сме сигурни, че ще направим по-вълнуващи открития в бъдеще.

Профилът на пулса (разпределение на гама-фотони по време на едно въртене на пулсара) на J0952-0607 е показан в горната част. По-долу е съответното разпределение на отделните фотони за 10-те години наблюдения. Сивата скала показва вероятността (тегло на фотоните) за отделните фотони да произхождат от пулсара. От средата на 2011 г. фотоните се подреждат по следи, съответстващи на импулсния профил. Това показва откриването на гама-пулсации, което е невъзможно преди средата на 2011 г. Образ чрез L. Nieder / Макс Планк Институт за гравитационна физика.

Долен ред: PSR J0952-0607 се върти 707 пъти в секунда, което го прави вторият най-бърз известен пулсар и най-бързият пулсар извън кълбовидните клъстери. Точно астрономите откриха, че този пулсар излъчва високоенергийни гама лъчи.

Източник: Откриване и време на пулсации на гама-лъчите от 707 Hz Pulsar J0952? 0607

Виа Макс Планк Институт за гравитационна физика