Wetenschappers die de eerste gegevens van de Neutron star Interior Composition Explorer (NICER)-missie analyseren, hebben twee sterren gevonden die elke 38 minuten om elkaar heen draaien - ongeveer de tijd die nodig is om een ​​tv-drama te streamen. Een van de sterren in het systeem, genaamd IGR J17062-6143 (kortweg J17062), is een snel draaiende, superdichte ster die een pulsar wordt genoemd. De ontdekking schenkt het stellaire paar het record voor de kortst bekende omlooptijd voor een bepaalde klasse van pulsar-binaire systemen.

De gegevens van NICER laten ook zien dat de sterren van J17062 slechts ongeveer 186 zijn, 000 mijl (300, 000 kilometer) uit elkaar, kleiner dan de afstand tussen de aarde en de maan. Gebaseerd op de halsbrekende omlooptijd en scheiding van het paar, wetenschappers die betrokken zijn bij een nieuwe studie van het systeem denken dat de tweede ster een waterstofarme witte dwerg is.

"Het is niet mogelijk voor een waterstofrijke ster, zoals onze zon, om de metgezel van de pulsar te zijn, " zei Tod Strohmayer, een astrofysicus bij Goddard en hoofdauteur van de krant. "Je kunt zo'n ster niet in zo'n kleine baan passen."

Een eerdere waarneming van 20 minuten door de Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) in 2008 kon alleen een ondergrens instellen voor de omlooptijd van J17062. LEUK, die afgelopen juni aan boord van het internationale ruimtestation ISS werd geïnstalleerd, heeft het systeem veel langer kunnen observeren. In augustus, het instrument was gedurende 5,3 dagen meer dan zeven uur op J17062 gericht. Door aanvullende waarnemingen in oktober en november te combineren, het wetenschappelijke team was in staat om de recordomlooptijd te bevestigen voor een binair systeem met wat astronomen een oplopende milliseconde röntgenpulsar (AMXP) noemen.

Wanneer een massieve ster supernova wordt, zijn kern stort in tot een zwart gat of een neutronenster, die klein en superdicht is - ongeveer zo groot als een stad maar met meer massa dan de zon. Neutronensterren zijn zo heet dat het licht dat ze uitstralen roodgloeiend voorbijgaat, wit heet, UV-heet en komt het röntgengedeelte van het elektromagnetische spectrum binnen. Een pulsar is een snel ronddraaiende neutronenster.

De RXTE-waarneming van J17062 uit 2008 vond röntgenpulsen die 163 keer per seconde werden herhaald. Deze pulsen markeren de locaties van hotspots rond de magnetische polen van de pulsar, dus laten ze astronomen bepalen hoe snel het draait. De pulsar van J17062 draait op ongeveer 9, 800 omwentelingen per minuut.

Hotspots ontstaan ​​wanneer het intense zwaartekrachtveld van een neutronenster materiaal wegtrekt van een stellaire metgezel - in J17062, van de witte dwerg - waar het zich verzamelt in een accretieschijf. Materie in de schijf spiralen naar beneden, uiteindelijk naar de oppervlakte. Neutronensterren hebben sterke magnetische velden, zodat het materiaal ongelijk op het oppervlak van de ster landt, reizen langs het magnetische veld naar de magnetische polen waar het hotspots creëert.

Het constante spervuur ​​van invallend gas zorgt ervoor dat oplopende pulsars sneller ronddraaien. Terwijl ze draaien, de hotspots komen in en uit het zicht van röntgeninstrumenten zoals NICER, die de schommelingen registreren. Sommige pulsars roteren meer dan 700 keer per seconde, vergelijkbaar met de messen van een keukenblender. Röntgenfluctuaties van pulsars zijn zo voorspelbaar dat het begeleidende experiment van NICER, de Station Explorer voor X-ray Timing en Navigatie Technologie (SEXTANT), heeft al aangetoond dat ze kunnen dienen als bakens voor autonome navigatie door toekomstige ruimtevaartuigen.

Overuren, materiaal van de donorster hoopt zich op op het oppervlak van de neutronenster. Zodra de druk van deze laag is opgebouwd tot het punt waar de atomen samensmelten, er vindt een op hol geslagen thermonucleaire reactie plaats, het energie-equivalent vrijgeven van 100 bommen van 15 megaton die over elke vierkante centimeter ontploffen, legde Strohmayer uit. Röntgenstralen van dergelijke uitbarstingen kunnen ook worden vastgelegd door NICER, hoewel men nog moet worden gezien van J17062.

De onderzoekers konden vaststellen dat de sterren van J17062 in een cirkelvormige baan om elkaar heen draaien, wat gebruikelijk is voor AMXP's. De witte dwergdonorster is een "lichtgewicht, " slechts ongeveer 1,5 procent van de massa van onze zon. De pulsar is veel zwaarder, ongeveer 1,4 zonsmassa's, wat betekent dat de sterren om een ​​punt rond 1 draaien, 900 mijl (3, 000 km) van de pulsar. Strohmayer zei dat het bijna is alsof de donorster om een ​​stationaire pulsar draait, maar NICER is gevoelig genoeg om een ​​kleine fluctuatie in de röntgenstraling van de pulsar te detecteren als gevolg van de ruk aan de donorster.

"De afstand tussen ons en de pulsar is niet constant, "Zei Strohmayer. "Het varieert door deze orbitale beweging. Als de pulsar dichterbij is, de röntgenstraling doet er iets minder tijd over om ons te bereiken dan wanneer deze verder weg is. Deze vertraging is klein, slechts ongeveer 8 milliseconden voor de baan van J17062, maar het valt ruim binnen de mogelijkheden van een gevoelige pulsarmachine als NICER."

De resultaten van het onderzoek zijn op 9 mei gepubliceerd in The Astrofysische journaalbrieven .

De missie van NICER is het leveren van zeer nauwkeurige metingen om de fysica en het gedrag van neutronensterren verder te bestuderen. Andere resultaten uit de eerste ronde van het instrument hebben details opgeleverd over de thermonucleaire uitbarstingen van één object en onderzocht wat er tijdens deze gebeurtenissen met de accretieschijf gebeurt.

"Neutronensterren blijken werkelijk unieke laboratoria voor kernfysica, vanuit een aards standpunt, " zei Zaven Arzoumanian, een Goddard-astrofysicus en hoofdwetenschapper voor NICER. "We kunnen de omstandigheden op neutronensterren nergens in ons zonnestelsel nabootsen. Een van de belangrijkste doelstellingen van NICER is om subatomaire fysica te bestuderen die nergens anders toegankelijk is."

NICER is een Astrophysics Mission of Opportunity binnen NASA's Explorer-programma, die frequente vluchtmogelijkheden biedt voor wetenschappelijk onderzoek van wereldklasse vanuit de ruimte met behulp van innovatieve, gestroomlijnd, en efficiënte managementbenaderingen binnen de wetenschapsgebieden van de heliofysica en astrofysica. NASA's Space Technology Mission Directorate ondersteunt de SEXTANT-component van de missie, demonstratie van op pulsar gebaseerde ruimtevaartuignavigatie.