Młody magnetar najwolniejszym dotąd pulsarem

Źródło: X: NASA/CXC/University of Amsterdam/N. Rea et al., zakres widzialny: DSS
Źródło: X: NASA/CXC/University of Amsterdam/N. Rea et al., zakres widzialny: DSS

Wykorzystując Kosmiczne Obserwatorium Rentgenowskie Chandra oraz inne obserwatoria rentgenowskie astronomowie znaleźli dowody na istnienie jednego z najbardziej ekstremalnych pulsarów (wirujących gwiazd neutronowych). Źródło charakteryzuje się właściwościami wysoce namagnetyzowanej gwiazdy neutronowej – magnetara – jednak jej okres obrotu jest tysiące razy dłuższy niż jakiegokolwiek innego pulsara.

Od dekad astronomowie przekonani są o istnieniu gęstego, kompaktowego źródła w centrum RCW 103 – pozostałości po eksplozji supernowej jakieś 9000 lat świetlnych od Ziemi.. Powyższe zdjęcie przedstawia RCW 103 oraz jego centralne źródło znane oficjalnie pod oznaczeniem 1E 161348-5055 (w skrócie 1E 1613) w trzech zakresach promieniowania rentgenowskiego rejestrowanych przez obserwatorium Chandra.Na powyższym zdjęciu promieniowanie rentgenowskie o najniższej energii przedstawiono na czerwono, średni zakres na zielono i najbardziej energetyczne promienie X na niebiesko. Jasnoniebieskie źródło rentgenowskie w centrum RCW 103 to właśnie 1E 1613. Dane rentgenowskie zostały nałożone na obraz w zakresie widzialnym wykonany w ramach przeglądu nieba Digitized Sky Survey.

Obserwatorzy wcześniej zgadzali się, że 1E 1613 to gwiazda neutronowa – ekstremalnie gęsta gwiazda powstała wskutek eksplozji supernowej odpowiadającej za powstanie RCW 103. Niemniej jednak regularne zmiany jasności źródła w zakresie rentgenowskim w okresie 6,5 godziny stanowiły zagadkę. Wszystkie proponowane modele miały problemy z wytłumaczeniem tak długiego okresu rotacji, mimo że wszyscy wciąż zgadzali się, że jest to rotująca gwiazda neutronowa, na którą działa jakiś nieznany mechanizm spowalniania tempa obrotu lub jest to szybciej rotująca gwiazda neutronowa krążąca po orbicie wokół normalnej gwiazdy w swoistym układzie podwójnym.

22 czerwca 2016 roku instrumenty zainstalowane na pokładzie teleskopu Swift zarejestrowały krótki rozbłysk promieniowanie rentgenowskiego z 1E 1613. Detekcja przez Swift zwróciła uwagę astronomów, ponieważ źródło wykazywało intensywne, ekstremalnie gwałtowne fluktuacje w skali milisekund podobne do innych znanych magnetarów. Te egzotyczne obiekty posiadają najsilniejsze pola magnetyczne we Wszechświecie – biliony raz większe niż w przypadku Słońca – i mogą prowadzić do erupcji olbrzymich ilości energii.

W toku dalszych badań zespół astronomów kierowany przez Nandę Rea z Uniwersytetu w Amsterdamie szybko poprosił o czas obserwacyjny na Obserwatorium Chandra oraz NuSTAR i wykonał uzupełniające obserwacje.

Nowe dane z tej trójki teleskopów w połączeniu z danymi z Chandry, Swifta i XMM-Newton potwierdziły, że 1E 1613 posiada właściwości magnetara, jednego  z zaledwie 30 znanych obiektów tego typu. Właściwości te to stosunek ilości promieniowania rentgenowskiego emitowanego na różnych poziomach energii oraz charakterystyczne osłabianie gwiazdy neutronowej zarejestrowane po rozbłysku w 2016 i 1999 roku.

Jednak tajemnica powolnego tempa obrotu pozostała. Źródło dokonuje obrotu wokół własnej osi raz na 24 000 sekundy (6,67 godziny), dużo wolniej niż dotychczas znane najwolniejsze magnetary, które obracają się raz na 10 sekund. To mogłaby być najwolniej rotująca gwiazda neutronowa, jaką kiedykolwiek udało się odkryć.

Astronomowie zakładają, że pojedyncza gwiazda neutronowa będzie rotowała szybko po powstaniu w eksplozji supernowej, a następnie zwolni z czasem powoli tracąc energię. Niemniej jednak naukowcy szacują, że magnetar znajdujący się wewnątrz RCW 103 ma ok. 2 000 lat, a to znaczy, że nie miał okazji zwolnić swojego okresu obrotu do wartości 24000 sekund.

Choć jak na razie nie wiadomo dlaczego 1E 1613 rotuje tak wolno, naukowcy mają już pewne pomysły. Jeden ze scenariuszy zakłada, że pozostałości po eksplodującej gwieździe opadły na linie pola magnetycznego wokół rotującej gwiazdy neutronowej,  z czasem ją spowalniając.  Aktualnie naukowcy poszukują innych bardzo wolno rotujących magnetarów, które mogłyby wiele wyjaśnić.

Źródło: Chandra X-ray Center

Komentarze

comments