Astronomowie obserwują niespotykane szczegóły na pulsarze oddalonym o 6500 lat świetlnych od Ziemi

Zespół astronomów wykonał obserwacje o najwyższej rodzielczości w historii astronomii, obserwując dwa intensywne regiony promieniowania, odległe od siebie o 20 kilometrów, w pobliżu gwiazdy oddalonej od nas 6500 lat świetlnych od Ziemi.

Rozdzielczość w ramach tych obserwacji można porównać do wykorzystania teleskopu naziemnego do obserwowania pchły na powierzchni Plutona.

Te wyjątkowe obserwacje były możliwe dzięki rzadkiej geometrii i charakterystyce pary gwiazd krążących wokół wspólnego środka ciężkości. Jedna z gwiazd to chłodny, małomasywny brązowy karzeł, za którym ciągnie się ogon gazu przypominający te, które ciągną się za kometami. Druga to z kolei egzotyczna, szybko rotująca gwiazda – czyli pulsar.

“Gaz działa tutaj jak szkło powiększające znajdujące się tuż przed pulsarem” mówi Robert Main, główny autor artykułu opisującego obserwacje, który ukazał się w dzisiejszym wydaniu periodyku Nature. “Praktycznie patrzymy na pulsar przez naturalnie występujące szkło powiększające, które pozwala nam obserwować oba regiony promieniowania oddzielnie”.

Main jest doktorantem astronomii na Wydziale Astronomii i Astrofizyki na Uniwersytecie w Toronto, który wspłpracuje z badaczami z Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics oraz Canadian Institute for Theoretical Astrophysics oraz Perimeter Institute.

Pulsar to szybko rotująca – ponad 600 razy na sekundę – gwiazda neutronowa. Rotując, pulsar emituje strumienie promieniowania z dwóch gorących plam na swojej powierzchni. Oba obserwowane regiony promieniowania związane są z emitowanymi strumieniami.

Brązowy karzeł z kolei posiada średnicę równą 1/3 średnicy Słońca. Znajduje się on około dwóch milionów kilometrów od pulsara – czyli w odległości pieciokrotnie większej od odległości Ziemia-Księżyc – i okrąża go w zaledwie 9 godzin. Brązowy karzeł jest pływowo związany z pulsarem, a więc jedną stroną jest bezustannie zwrócony do swojego pulsującego towarzysza, tak jak Księżyc krążący wokół rotującej Ziemi.

Z uwagi na niewielką odległość, brązowy karzeł omiatanuy jest silnym promieniowaniem pochodzącym z jego mniejszego towarzysza. Owo intensywne promieniowanie z pulsara rozgrzewa jedną stronę stosunkowo chłodnego karła do temperatury powierzchni Słońca czyli ok. 6000 stopni Celsjusza.

Strumienie promieniowania z pulsara mogą ostatecznie doprowadzić do śmierci jego towarzysza. Pulsary w tego typu układach podwójnych nazywane są pulsarami “czarnymi wdowami”. Tak samo jak pająk czarnej wdowy pożera swojego twarzysza, tak samo pulsar w odpowiednich warunkach, może stopniowo odzierać gaz ze swojego karłowatego towarzysza, z czasem pożerając go całego.

Dodatkowo, oprócz obserwacji o niezwykle wysokiej rozdzielczości, uzyskane wyniki moga stanowić wskazówkę co do natury tajemniczych zjawisk znanych jako szybkie błyski radiowe (FRB).

“Wiele obserwowanych właściwości FRB można wytłumaczyć, jeżeli byłyby one wzmacniane przez soczewki plazmy”, mówi Main. “Właściwości wzmocnionych impulsów, które odkryliśmy w ramach naszych badań, zdumiewająco przypominają błyski powtarzających się FRB wskazujac, że powtarzające się FRB moga byc soczewkowane przez plazmę w ich galaktykach macierzystych”.

Pulsar oznaczono jako PSR B1957+20. Wcześniejsze badana prowadzone przez prof. Martena van Kerkwijka z Uniwersytetu w Toronto wskazują, że jest to prawdopodobnie jeden z najmasywniejszych znanych pulsarów, a dalsze prace pozwalające na dokładniejsze zmierzenie jego masy pozwolą nam zrozumieć jak materia zachowuje się w najwyższych znanych gęstościach, oraz jak masywna może być gwiazda neurtonowa przed kolapsem w czarną dziurę.

Main i jego współpracownicy wykorzystali do swoich badań dane uzyskane za pomocą radioteleskopu w Oberwatorium Arecibo jeszcze przed huraganem Maria, który uszkodził teleskop we wrześniu 2017 roku.

Źródło: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics