Astronomowie z Uniwersytetu Western Sydney w Australii i innych australijskich uczelni donoszą o wykryciu nowej mgławicy z wiatrem pulsarowym i pulsara, który ją napędza. Odkrycie, przedstawione w artykule opublikowanym 12 grudnia 2023 roku, zostało dokonane przy użyciu australijskiego teleskopu ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder), a także radioteleskopów MeerKAT i Parkes.
Mgławice z wiatrem pulsarowym (pulsar wind nebulae – PWNe) są zasilane i napędzane wiatrem gwiazdowym pochodzącym z pulsara. Wiatr pulsarowy składa się z naładowanych cząstek, a gdy zderza się z otoczeniem pulsara, a w szczególności z powoli rozszerzającym się wypływem z pozostałości dawnej supernowej, tworzy obiekt typu PWN. Cząstki tak powstającej mgławicy tracą energię na skutek promieniowania i stają się mniej energetyczne wraz z rosnącą odległością od centralnego pulsara. Badania tych obiektów na wielu różnych długościach fal, w tym obserwacje rentgenowskie z wykorzystaniem widm zintegrowanych przestrzennie w paśmie rentgenowskim, mogą pomóc zdobyć ważne informacje na temat przepływów i typowych zachowań cząstek w tych mgławicach. To z kolei „uczy nas” dużo na temat ogólnej natury PWNe.
Zespół astronomów pod kierownictwem Sanji Lazarević z Uniwersytetu Western Sydney odkrył niedawno nową mgławicę z wiatrem pulsarowym w danych z przeglądów radiowych uzyskanych z pomocą sieci anten ASKAP i MeerKAT. Nową mgławicę nazwano Potoroo – na cześć małego torbacza pochodzącego z Australii. Nieco później, korzystając z odbiornika Ultra-Wideband Low (UWL) słynnego radioteleskopu Parkes, uczeni wykryli przekonującego kandydata na pulsara centralnego tej mgławicy, który otrzymał oznaczenie PSR J1638-4713. Dalsze obserwacje potwierdziły, że to właśnie on zasila Potoroo.
Obserwacje pokazują też, że Potoroo ma charakterystyczną morfologię „kometarną” zarówno w paśmie radiowym, jak i rentgenowskim. Sugeruje to, że pulsar nie tylko napędza samą PWN, ale i przemieszcza się naddźwiękowo przez otaczający go ośrodek mgławicowy – stąd obserwowany „ogon”. Powstaje on w przypadku pulsarów poruszających się przez otaczający je ośrodek z prędkościami naddźwiękowymi, gdy wynikające z tego procesu ciśnienia uderzeniowe przekształca PWN w tzw. szok materiału. Proces ten silnie ogranicza wiatr pulsarowy w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu pulsara, kształtując ogon przypominający kometę.
Mgławica Potoroo znajduje się w odległości co najmniej 32 500 lat świetlnych od nas. Jej rozmiar w zakresie radiowym (szacowany na bazie dostępnych obserwacji w zakresie fal radiowych) wynosi około 68,5 lat świetlnych, a analogiczny rozmiar rentgenowski może być nawet 10 razy mniejszy. Tym samym Potoroo wykazuje najdłuższe znane do tej pory ślady radiowe typu PWN. Badania dowiodły też, że Potoroo ma wyjątkowo strome widmo radiowe (na poziomie –1,27). Jest to wartość mniejsza niż typowe wartości dla znanych PWNe. Astronomowie przypuszczają, że tak stromy indeks widmowy może być wynikiem interakcji szoku wstecznego pochodzącego z supernowej z ośrodkiem PWN.
Pulsar PSR J1638-4713 wiruje wokół własnej osi z okresem 65,74 milisekund, a jego dyspersja wynosi 1,553 pc/cm3, co pod tym względem plasuje go na drugim miejscu wśród wszystkich znanych pulsarów radiowych. Obserwacje wykazały, że jest młodym pulsarem, z charakterystycznym wiekiem około 24 tysięcy lat, czyli młodszym niż w przypadku skal czasowych typowych dla większości ciał niebieskich i procesów zachodzących w kosmosie.
Czytaj więcej:
- Cały materiał prasowy
- Publikacja: Sanja Lazarević et al., Fast as Potoroo: Radio Continuum Detection of a Bow-Shock Pulsar Wind Nebula Powered by Pulsar J1638-4713, arXiv (2023)
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Phys.org
Ilustracja: Złożony obraz obszaru płaszczyzny Galaktyki i Potoroo, z czerwoną warstwą przedstawiającą obraz radiowy ASKAP na częstotliwości 1368 MHz oraz zieloną i niebieską warstwą przedstawiającymi dane WISE w podczerwieni odpowiednio na 12 mikrometrów i 22 mikrometrów. Znane galaktyczne SNR zaznaczono czerwonymi okręgami (Green, 2019, 2022), a znane galaktyczne regiony HII zielonymi okręgami (Anderson i in., 2014). Ramka wyróżnia interesującą nas sekcję. Wstawka to powiększony obraz ASKAP przedstawiający Potoroo, na którym czerwony krzyżyk oznacza położenie źródła promieniowania rentgenowskiego, a czerwona przerywana linia to oś symetrii Potoroo, która odpowiada długości ogona badanego w tej pracy. Źródło: arXiv (2023). doi:10.48550/arxiv.2312.06961
