Astronomen lossen het mysterie op van een ongewone dode pulsarster

Opmerking van de uitgever: Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over verbazingwekkende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Een internationaal team van astronomen heeft nieuwe inzichten onthuld in een object dat de kern vormt van de kosmische puzzel: een pulsar die voortdurend in helderheid lijkt te veranderen. Nu denken wetenschappers dat ze weten wat erachter zit.

Snel ronddraaiende dode sterren worden zo genoemd omdat ze tijdens hun rotatie bundels elektromagnetische straling door de ruimte schieten die lijken te pulseren als hemelbakens.

Maar de pulsar genaamd PSR J1023+0038, die zich op ongeveer 4500 lichtjaar van de aarde bevindt in het sterrenbeeld Sextans, is zelfs nog ongebruikelijker omdat sommige pulsaties helderder zijn dan andere, bijna alsof ze tussen verschillende modi schakelen.

De draaiende dode ster en zijn nauw om de ster draaiende begeleidende ster werden voor het eerst ontdekt in 2007. Maar nieuwe waarnemingen met meerdere telescopen laten zien dat er vreemde dingen gebeuren wanneer de pulsar materiaal van de andere ster wegschept, en deze activiteit is al tien jaar aan de gang. .

Een onderzoek naar de nieuwe waarnemingen werd woensdag in het tijdschrift gepubliceerd Astronomie en astrofysica.

“We zijn getuige geweest van buitengewone kosmische gebeurtenissen waarbij enorme hoeveelheden materie, kosmisch kanonskogelachtig, binnen een zeer korte tijd van tientallen seconden de ruimte in worden geschoten door een klein, compact object dat met ongelooflijk hoge snelheden ronddraait”, zegt Maria, hoofd van het onderzoek. auteur. Christina Baglio, een onderzoeker aan de New York University Abu Dhabi verbonden aan het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica, zei in een verklaring.

Toen de pulsar materiaal van de begeleidende ster begon over te hevelen, verdween zijn karakteristieke pulsarstraal. In plaats daarvan kwam de pulsar in een constante, afwisselende werkcyclus terecht, in wat astronomen een ‘hoge’ modus en een ‘lage’ modus noemen.

Tijdens de hoge modus zendt de pulsar röntgenstralen, ultraviolet licht en golflengten van zichtbaar licht uit. Eenmaal in de lage modus wordt de pulsar zwakker en deelt hij meer radiogolven dan andere golflengten van licht. Elk van de twee modi kan seconden of minuten duren voordat naar de andere wordt overgeschakeld.

Astronomen hadden een verscheidenheid aan observatoria nodig die verschillende soorten licht konden detecteren om de hemelse puzzel op te lossen.

“Onze ongekende observatiecampagne om het gedrag van deze pulsar te begrijpen omvatte tientallen geavanceerde grond- en ruimtetelescopen”, zei co-auteur Francesco Cotti Zelati, een onderzoeker aan het Instituut voor Ruimtewetenschappen in Barcelona, ​​Spanje, in een verklaring.

In juni 2021 maakte de pulsar ruim 280 schakelaars tussen de hoge en lage modus. Verschillende telescoopwaarnemingen hebben de details verzameld die astronomen nodig hebben om te begrijpen wat er tijdens beide modi gebeurde.

Ze ontdekten dat de uitwisseling van materie tussen de pulsar en zijn begeleidende ster tot het ongebruikelijke gedrag van de pulsar leidt.

Wanneer de pulsar aan zijn begeleidende ster trekt, komt gas van de begeleidende ster vrij en vormt een schijf rond de pulsar voordat het er langzaam naar toe valt.

Tenslotte wordt in de neergelaten positie hetzelfde materiaal in een smalle straal uit de pulsar losgelaten. Het uitgestoten materiaal wordt blootgesteld aan de wind die uit de pulsar waait. De wind verwarmt het materiaal van de ster, waardoor het gaat gloeien met verschillende golflengten van licht, waardoor de hoge modus wordt geactiveerd.

Het proces herhaalt zich naarmate de straal meer materiaal van de ster wegduwt, waardoor een deel van het hetere en gloeiende materiaal uit de weg wordt verplaatst en naar de lage positie terugkeert.

“We ontdekten dat de moduswisseling voortkomt uit een complexe interactie tussen de pulsarwind, de stroom van hoogenergetische deeltjes die wegschieten van de pulsar, en de materie die naar de pulsar stroomt”, zegt Cuti-Zelati.

Astronomen weten niet of er andere soortgelijke pulsarsystemen bestaan, of dat dit uniek is.

Astronomen zullen het ongebruikelijke systeem blijven volgen en hebben plannen om toekomstige observatoria, zoals de Very Large Telescope van de European Southern Observatory die momenteel in Chili wordt gebouwd, te gebruiken om meer details te verkrijgen. De Extremely Large Telescope, kortweg ELT, zal in 2028 met waarnemingen beginnen.

“ELT zal ons in staat stellen fundamentele inzichten te verwerven in hoe de overvloed, distributie, dynamiek en energie van materie die rond een pulsar stroomt, wordt beïnvloed door modus-switching-gedrag”, zegt Sergio Campana, co-auteur van het onderzoek en onderzoeksdirecteur bij de Italian National. Instituut. Het Brera Astrophysical Observatory, in een verklaring.