Przejdź do treści

Nowatorska metoda mierzenia masy pulsarów

Naukowcy z University of Southampton opracowali nową metodę pomiaru masy pulsarów - wysoce magnetycznych obracających się gwiazd neutronowych będących pozostałością po masywnych gwiazdach, które eksplodowały w wybuchu supernowej.

Dotąd naukowcy określali masę gwiazd, planet i księżyców badając ich ruch względem innych pobliskich obiektów opierając się na przyciąganiu grawitacyjnym między nimi. Niemniej jednak w przypadku młodych pulsarów matematycy z Southampton odkryli nowy sposób mierzenia ich masy, nawet jeżeli w ich okolicy nie znajduje się żaden inny obiekt.

Dr Wynn Ho, który kierował badaniami powiedział: "Dla pulsarów jesteśmy w stanie wykorzystać zasady fizyki jądrowej zamiast grawitacji w celu określenia ich masy - to niesamowity przełom, który potencjalnie może zrewolucjonizować metody pracy w tym zakresie."

Współpracownik dra Ho, dr Cristobal Espinoza z Pontificia Universidad Catolica de Chile tłumaczy: "Wszystkie wcześniejsze precyzyjne pomiary mas pulsarów wykonywane były dla gwiazd krążących wokół innego obiektu w ten sam sposób jaki wykorzystujemy przy pomiarze masy Ziemi czy Księżyca. Nasza technika jednak jest całkowicie inna i może być wykorzystana dla pulsarów występujących pojedynczo."

Pulsary emitują dżety promieniowania elektromagnetycznego, które mogą być rejestrowane przez teleskopy w momencie gdy dżet omiata Ziemię. Co więcej pulsary znane są z niesamowicie stabilnego tempa obrotu, jednak młode pulsary od czasu do czasu doświadczają 'zakłóceń', kiedy to obserwuje się krótkotrwałe przyspieszenie obrotu.

Obowiązująca teoria mówi, że owe zakłócenia powstają gdy gwałtownie obracająca się materia w stanie nadciekłym w gwieździe przekazuje swoją energię obrotową skorupie - powłoce obserwowanej przez astronomów.

Nils Andresson, profesor matematyki stosowanej w Southampton tłumaczy: Wyobraźcie sobie pulsar jako obracającą się miskę zupy, w której zupa rotuje szybciej niż miska. Tarcie między wewnętrzną stroną miski a jej zawartością (zupą) będzie przyspieszać obrót miski. Im więcej zupy w środku, tym szybciej miska będzie się obracać."

Dr Ho we współpracy z prof. Anderssonem oraz dr. Espinozą oraz dr. Antonopoulou (University of Amsterdam) wykorzystał nowe dane radiowe i rentgenowskie do opracowania nowatorskiego modelu matematycznego, który może być wykorzystany do pomiaru masy pulsara, w którym występują zakłócenia. Cały pomysł opiera się na dokładnym zrozumieniu zjawiska nadciekłości. Zakres i częstotliwość występowania zakłóceń pulsara zależy od ilości materii w stanie nadciekłym wewnątrz gwiazdy oraz ruchliwości wirów tej materii. Połączenie danych obserwacyjnych z fizyką jądrową umożliwia określenie masy gwiazdy.

Wyniki zespołu mają istotne znaczenie dla radioteleskopów nowej generacji budowanych w ramach dużych projektów międzynarodowych - Square Kilometre Array (SKA) oraz Low Frequency Array (LOFAR), w które zaangażowany jest University of Southampton. Odkrywanie oraz monitorowanie wielu pulsarów jest jednym z głównych celów naukowych tych projektów.

"Nasze wyniki stanowią ekscytujące połączenie badań nad odległymi obiektami astronomicznymi oraz pracą laboratoryjną w zakresie fizyki wysokich energii i niskich temperatur. To doskonały przykład nauki interdyscyplinarnej," powiedział prof. Andersson.

Więcej informacji:


Źródło: phys.org