Przejdź do treści

Ekstremalny pulsar widziany w promieniach gamma

Pulsar

Jeden z najszybszych znanych pulsarów radiowych pulsuje również w promieniach gamma. Czego możemy dowiedzieć się o tym wyjątkowym pulsarze z jego najnowszych obserwacji?

Pulsary są szybko obracającymi się wokół swej osi, namagnesowanymi gwiazdami neutronowymi - tymi, których życie dobiega już końca. Pulsar J0952-0607, będący składnikiem układu podwójnego, w którym drugim składnikiem jest gwiazda o niewielkiej masie, jest jednym z dwóch najszybszych znanych pulsarów - obraca się aż około 707 razy na sekundę. Dla porównania - to ruch wirowy około 70 razy szybszy niż najszybsze wirniki śmigłowców, a mamy tu do czynienia z obiektem o średnicy zaledwie 10 km, a przy tym o masie większej niż masa Słońca.

Wirując z tą ogromną prędkością PSR J0952-0607 wysyła w kosmos wiązki fal radiowych tak, że w określonym czasie omiatają one Ziemię. Zespół naukowców kierowany przez Larsa Niedera (Albert Einstein Institute, Leibniz University w Hannoverze) przeprowadził niedawno nowe badania tego ciała w oparciu o dane zbierane przez Kosmiczny Teleskop Fermiego. Chciał sprawdzić, czy da się również zaobserwować te pulsowanie na falach gamma.

Obserwacje radiowe PSR J0952-0607 obejmują tylko 100 dni, co nie pozwala na wystarczająco dokładne wyznaczenie okresu jego obrotu. Ale Kosmiczne Obserwatorium Fermiego (wystrzelone w kosmos w roku 2008) od wielu lat regularnie dostarcza nam obrazy całego nieba. Nieder i jego współpracownicy doszli do wniosku, że jeśli mogliby wykryć pulsar PSR J0952-0607 także w promieniach gamma w danych z instrumentu Fermi LAT, to byliby w stanie obserwować go i zbadać w dużo większej rozpiętości czasowej w stosunku do tej, którą dają same obserwacje radiowe.

 

Kosmiczny Teleskop Fermiego

Na ilustracji: Kosmiczny Teleskop Fermiego.
Źródło: NASA/General Dynamics

Ale PSR J0952-0607 jest bardzo słabo widoczny na falach gamma. To dlatego wcześniej nie wykryto jego pulsów w tym zakresie. Naukowcy musieli więc opracować nowatorskie metody detekcji i pomiaru czasu jego obrotu, dające większą czułość. Metody te pod względem obliczeniowym odpowiadają pracy komputera z jednym rdzeniem, wykonywanej w ciągu… 24 lat. Wysiłek się opłacił -  udało się wykryć słabe pulsacje promieniowania gamma z kierunku na PSR J0952-0607, widoczne w danych od lipca 2011 aż do końca zbioru danych, przypadającego na styczeń 2017 roku.

Na podstawie tych obserwacji zespół Niedera był w stanie precyzyjnie zmierzyć szybkość i spowalnianie wirowania pulsara (który zwalnia o mniej niż 4,6 x 10^-21 sekund na sekundę), a także inne jego właściwości. Oszacowane teraz pole magnetyczne PSR J0952-0607 ma niewielką wartość i jest w zbiorze 10 najniższych wartości dla pól magnetycznych zmierzonych w przypadku pulsarów - to także wynik przewidziany wcześniej przez teoretyków na bazie informacji o niezwykle szybkim tempie obrotu tego pulsara.

Pojawiły się także nowe pytania. Dlaczego pulsy nie były możliwe do wykrycia aż do lipca 2011 roku? Czy strumień emisji pulsara mógł się wówczas silnie zmienić? A może zmieniła się jego orbita wokół towarzyszącej mu gwiazdy? Uczeni potrzebują więcej danych, aby rozwiązać i tę zagadkę.

 

wykres-pulsary

Na ilustracji: Wykres tempa zwalniania obrotów w funkcji okresu obrotu dla znanej populacji pulsarów leżących poza gromadami kulistymi. PSR J0952-0607 zaznaczono pomarańczową gwiazdką.
Źródło: Nieder et al./Astrophysical Journal 2019

 

Czytaj więcej:


Źródło: Sky and Telescope

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na ilustracji: Pulsar (po lewej) i jego mały towarzysz gwiazdowy (po prawej) pokazane w płaszczyźnie ich orbit (wizja artystyczna).
Źródło: NASA Goddard SFC/Cruz deWilde