science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Accretie-aangedreven pulsar onthult unieke timing glitch

Composietbeeld van de röntgenpulsar SXP 1062 omringd door het supernova-overblijfsel. Het beeld in valse kleuren combineert röntgenstralen (blauw) en optische gegevens (zuurstof:groen, waterstof:rood). Krediet:ESA / XMM-Newton / L. Oskinova, Universiteit van Potsdam, Duitsland / M. Guerrero, Instituto de Astrofisica de Andalusië, Spanje (röntgenfoto); Cerro Tololo Inter-Amerikaans Observatorium / R. Gruendl &YH Chu, Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, VS (optisch). Krediet:Royal Astronomical Society

De ontdekking van de grootste onregelmatigheid in timing die tot nu toe in een pulsar is waargenomen, is de eerste bevestiging dat pulsars in binaire systemen het vreemde fenomeen vertonen dat bekend staat als een 'glitch'. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Pulsars zijn een mogelijk resultaat van de laatste stadia van de evolutie van massieve sterren. Zulke sterren eindigen hun leven in enorme supernova-explosies, hun stellaire materialen naar buiten de ruimte in werpen en een extreem dicht en compact object achterlatend; dit kan een witte dwerg zijn, een neutronenster of een zwart gat.

Als er een neutronenster overblijft, het kan een zeer sterk magnetisch veld hebben en extreem snel roteren, een lichtstraal uitzenden die kan worden waargenomen wanneer de straal naar de aarde wijst, op vrijwel dezelfde manier als een vuurtorenstraal die langs een waarnemer strijkt. Voor de waarnemer op aarde, het lijkt alsof de ster lichtpulsen uitzendt, vandaar de naam 'pulsar'.

Nu heeft een groep wetenschappers van de Middle East Technical University en de Başkent University in Turkije een plotselinge verandering in de rotatiesnelheid van de eigenaardige pulsar SXP 1062 ontdekt. ​​Deze sprongen in frequentie, bekend als 'glitches', worden vaak gezien in geïsoleerde pulsars, maar zijn tot nu toe nooit waargenomen in binaire pulsars (pulsars die in een baan om een ​​begeleidende witte dwerg of neutronenster draaien) zoals SXP 1062.

Neutronensterren zijn zeer kleine en dichte sterren, waar ongeveer een half miljoen aardmassa's aan materiaal worden samengeperst tot een stadsvolume met een straal van 10 km. Ze zijn meestal samengesteld uit neutronen en men denkt dat het binnenste lagen superfluïde, hoewel de samenstelling van de binnenste kern nog onbekend is. De NICER-missie zal deze sterren onderzoeken om de aard van materie onder deze extreme fysieke omstandigheden te onthullen. Krediet:K.C. Gendreau et al. (2012), SPIE

SXP 1062 bevindt zich in de Kleine Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van ons eigen Melkwegstelsel, en een van onze dichtstbijzijnde intergalactische buren op 200, 000 lichtjaren verwijderd. Hoofdauteur van de studie, De heer M. Miraç Serim, een senior PhD-student die werkt onder supervisie van Prof Altan Baykal, zei, "Deze pulsar is bijzonder interessant, aangezien naast een baan om zijn partnerster als onderdeel van een binair paar, het is ook nog steeds omringd door de overblijfselen van de supernova-explosie die het heeft veroorzaakt."

Men denkt dat de pulsar het overgebleven materiaal van de supernova-explosie naar binnen trekt, zich ermee voeden in een proces dat accretie wordt genoemd. Het team gelooft dat de grootte van de glitch te wijten is aan de zwaartekracht van zijn begeleidende ster en deze aanwas van het omringende restmateriaal, die samen grote krachten uitoefenen op de korst van de neutronenster. Wanneer deze krachten niet langer houdbaar zijn, een snelle verandering in de interne structuur brengt het momentum over op de korst, de rotatie van de pulsar heel plotseling veranderen en een storing veroorzaken.

"De fractionele frequentiesprong die tijdens deze glitch is waargenomen, is de grootste, en is uniek voor deze specifieke pulsar", merkte Dr Şeyda Şahiner op, een co-auteur van de studie. "De grootte van de glitch geeft aan dat het interieur van neutronensterren in binaire systemen heel anders kan zijn dan het interieur van geïsoleerde neutronensterren."

Dit werk werd voor het eerst gepresenteerd in 2017 tijdens de Europese Week van Astronomy and Space Science, die volgend jaar samen met de UK National Astronomy Meeting in Liverpool zal worden gehouden. Het werk zal worden opgevolgd met NASA's Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) missie, gelanceerd in juni van dit jaar - het team hoopt dat de bevinding kan leiden tot een beter begrip van het interieur van de neutronensterren, nieuwe beperkingen opleggen aan de toestandsvergelijking van de neutronenster.