science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Tikkende kosmische klokken onthullen de evolutie van sterren over miljoenen jaren

Artist View van Pulsar Planet System. Krediet:NASA/JPL (NASA)

pulsars, een soort roterende neutronenster, staan ​​bekend als ongelooflijk stabiele astrofysische klokken. Hun regelmaat, gebruikt om hun radiopulsen te meten, heeft geleid tot enkele van de meest opwindende tests van Einsteins algemene relativiteitstheorie en stelde wetenschappers in staat het gedrag van de extreem dichte materie in neutronensterren te onderzoeken.

Maar net als gewone klokken hier op aarde, pulsars zijn geen perfecte bewaarders van de tijd. Net als een horloge dat elk jaar een paar seconden verliest, de exacte snelheid waarmee pulsars ronddraaien, lijkt willekeurig met kleine hoeveelheden te dwalen over tijdschalen van maanden tot tien jaar.

Er is ook gezien dat de spins van een klein deel van de pulsars snel versnellen - ze beginnen iets sneller te 'tikken' dan normaal. Deze effecten, genaamd 'spin noise' en 'glitches, " veranderen van pulsar in pulsar en kan onthullen hoe neutronensterren zich in de loop van miljoenen jaren hebben ontwikkeld; dit vereist nauwkeurige tracking van honderden pulsar-spins gedurende vele jaren.

Dankzij een reeks upgrades in de afgelopen tien jaar, de Molonglo-telescoop, die in 2015 zijn 50e verjaardag vierde kan om de twee weken spin-tracking-observaties van honderden pulsars uitvoeren. Hierdoor konden onderzoekers van het ARC Center of Gravitational Wave Discovery (OzGrav) drie nieuwe glitch-gebeurtenissen vinden en de sterkte van de spinruis in 300 pulsars meten.

In een recent gepubliceerde studie onder leiding van OzGrav Ph.D. student Marcus Lager, onderzoekers onderzochten 280 pulsars die het meest representatief zijn voor normale pulsar-evolutie en ontwikkelden een statistische methode die vergelijkbaar is met degene die wordt gebruikt voor het analyseren van zwaartekrachtgolfgebeurtenissen die zijn gedetecteerd door LIGO en Maagd. De resultaten, gepresenteerd op CSIRO's Australia Telescope National Facility colloquium, toonde aan dat spinruis lijkt af te nemen met de leeftijd van de pulsar, en dat er een schaalrelatie is tussen de sterkte van de spinruis, hoe snel een pulsar draait en hoe snel zijn spin in de loop van de tijd vertraagt.

Marcus legt uit, "Omdat spinruis duidelijker wordt naarmate je langer naar een pulsar staart, we kunnen in de toekomst mogelijk extra pulsars toevoegen aan een heranalyse van de Molonglo-dataset. We kunnen de statistische methode ook toepassen op gegevens van telescopen die al tientallen jaren pulsarspins volgen."

De combinatie van extra pulsars en langere datasets zou de huidige metingen van het onderzoek verbeteren en onderzoekers in staat stellen de exacte oorzaak van spinruis in pulsars te bepalen.