Przejdź do treści

Przy pomocy pulsara gamma astronomowie wykryli potencjalny cykl magnetyczny gwiazdy

Astronomowie z Instytutu Maxa Plancka ds. Fizyki Grawitacyjnej w Hanowerze w Niemczech zmierzyli parametry układu podwójnego zawierającego milisekundowy pulsar gamma. Odkryli, że występują zmiany w okresie orbitalnym, które można wytłumaczyć cyklami zmian aktywności magnetycznej w gwieździe towarzyszącej pulsarowi.

Badacze oparli się na analizie danych archiwalnych, do których zastosowali nową metodę. Wcześniejsze prace innych autorów opierały się na uśrednianiu czasów nadejścia pulsów gamma, tracąc przez to na rozdzielczości czasowej. natomiast nowa metoda pozwala na ustalenie czasu nadejścia pojedynczych fotonów gamma. Dzięki temu pomiary i analizy są dużo dokładniej, z czasową rozdzielczością nawet kilku milionowych części sekundy.

Obiekt, który naukowcy analizowali nosi oznaczenie 0FGL J2339.8–0530. Jest to źródło promieniowania gamma zaobserwowane w 2009 roku przez Large Area Telescope (LAT), działający na pokładzie kosmicznego obserwatorium Fermi Gamma-ray Space Telescope. Późniejsze obserwacje w innych zakresach pozwoliły określić, że mamy do czynienia z milisekundowym pulsarem w układzie podwójnym z inną gwiazdą. Okres orbitalny wyznaczono na 4,6 godziny.

W roku 2014 udało się zaobserwować pulsar na falach radiowych. Obiekt uzyskał w tedy dodatkowe oznaczenie PSR J2339–053. Ale obserwacje radiowe napotkały na trudności. Okazało się, że najprawdopodobniej na skutek promieniowania od pulsara, druga gwiazda powoli "paruje", tworząc obłoki gazu, które absorbują fale radiowe, co pewien czas kompletnie przesłaniając pulsara.

Na szczęście w promieniowaniu gamma sytuacja jest dużo lepsza, gdzie przechodzi ono bez problemu przez obłoki gazu w otoczeniu układu podwójnego. Nowe analizy materiału z obserwacji gamma z ostatnich sześciu lat dały nieoczekiwany wynik. Ustalono, iż w okresie orbitalnym występuje zmienność wokół okresu 4,6 godziny. Amplituda zmian wynosi zaledwie kilka tysięcznych części sekundy, ale w porównaniu z precyzją pomiarów jest to już sporo. Gdyby zakres zmienności przenieść proporcjonalnie na okres orbitalny Ziemi, mielibyśmy lata dłuższe lub krótsze o kilkanaście/kilkadziesiąt sekund.

Jako najbardziej prawdopodobną przyczynę zmienności naukowcy wskazują zmiany w kształcie towarzyszące pulsarowi gwiazdy spowodowane jej cyklem aktywności magnetycznej. Gwiazda ta może - analogicznie jak Słońce - przechodzić cykl aktywności magnetycznej. Zmienne pole magnetyczne oddziałuje z plazmą w gwieździe i powoduje zmiany jej kształtu, co z kolei pociąga za sobą zmiany pola grawitacyjnego, a tym samym wpływa na orbitę pulsara.

Więcej informacji:

Źródło: Instytutu Maxa Plancka ds. Fizyki Grawitacyjnej w Hanowerze / Albert Einstein Institute, AEI

Na ilustracji:
Ilustracja zmian kształtu gwiazdy w układzie podwójnym z pulsarem. Zmiany te wpływają na okres orbitalny. Przyczyną zmian może być cykl zmienności pola magnetycznego gwiazdy. Źródło: Knispel/AEI/SDO/AIA/NASA.