For første gang har NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope opdaget en ny gruppe af pulsarer, der kun bruger deres gammastråleemissioner, i fravær af radiosignaler, der stråles til Jorden. De 16 nye objekter rapporteres i denne uges udgave af Science Express, i en undersøgelse baseret på University of California i Santa Cruz.
En pulsar er en hurtigt roterende neutronstjerne, den tætte kerne, der efterlades efter en supernovaeksplosion. De fleste af de 1.800 kendte pulsarer blev fundet gennem deres periodiske radioemissioner.
”Dette er de første pulsarer, der nogensinde er blevet opdaget af gammastråler alene, og vi har allerede fundet 16,” sagde medforfatter Robert Johnson, en UC Santa Cruz-fysiker. ”Der var mistanke om eksistensen af en stor population af radio-stille pulsarer før dette, men indtil Fermi blev lanceret, var kun en radio-stille pulsar kendt, og den blev først opdaget i røntgenstråler.”
Af de 16 gammastrålepulsarer er 13 forbundet med uidentificerede gammastrålekilder, der tidligere er påvist af EGRET-instrumentet på Compton Gamma-ray Observatory. EGRET opdagede næsten 300 gammastrålepunktskilder, men var ikke i stand til at opdage pulsationer fra disse kilder, hvoraf de fleste er forblev uidentificerede, sagde Pablo Saz Parkinson, også en SCIPP-postdoktor og tilsvarende forfatter af papiret.
”Det har været et langvarigt spørgsmål, hvad der kunne føre til disse uidentificerede kilder, og de nye Fermi-resultater fortæller os, at mange af dem er pulsarer,” sagde Saz Parkinson. ”Disse fund giver os også vigtige ledetråde om mekanismen for pulsaremissioner.”
En pulsar udsender smalle stråler af radiobølger fra de magnetiske poler i neutronstjernen, og bjælkerne fejer rundt som et fyrtårnfyr, fordi magnetpolerne ikke er på linje med stjernens spinakse. Hvis radiostrålen går glip af Jorden, kan pulsaren ikke detekteres af radioteleskoper. Fermis evne til at detektere så mange radiostille gammastråle-pulsarer indikerer, at gammastrålene udsendes i en stråle, der er bredere og mere fanlignende end radiostrålen.
Holdet identificerede gamma-ray pulsarer i data fra Fermis Large Area Telescope (LAT). Marcus Ziegler, en postdoktorisk forsker ved UC Santa Cruz og tilsvarende forfatter af papiret, sagde detektion af gammastrålepulsationer fra en typisk kilde kræver uger eller måneder med data fra LAT.
”Fra den svageste pulsar, vi studerede, ser LAT kun to gammastråle-fotoner om dagen,” sagde Ziegler.
De meget intense magnetiske og elektriske felter i en pulsar accelererer ladede partikler til næsten lysets hastighed, og disse partikler er i sidste ende ansvarlige for gammastråleemissionerne.
Fordi stjernenes rotation styrker emissionerne, bremser isolerede pulsarer, når de ældes og mister energi. Men en binær ledsagerstjerne kan tilføre materiale til en pulsar og dreje det op til en rotationshastighed på 100 til 1.000 gange i sekundet. Disse kaldes millisekund pulsarer, og Fermi-forskere opdagede gammastrålepulsationer fra otte millisekund pulsarer, der tidligere blev opdaget ved radiobølgelængder. Disse resultater rapporteres i en anden undersøgelse, der også blev offentliggjort i 2. juli-udgaven af Science Express.
”Fermi har virkelig enestående magt til at opdage og studere gamma-ray pulsarer,” sagde Paul Ray fra Naval Research Laboratory i Washington. ”Siden Compton Gamma Ray-observatoriets død for et årti siden, har vi undret os over arten af uidentificerede gammastrålekilder, som det opdagede i vores galakse. Disse undersøgelser fra Fermi løfter sløret for mange af dem. ”
Lead billedtekst: Dette kort med alle himmel viser positionerne for 16 nye pulsarer (gul) og otte millisekund pulsarer (magenta) studeret ved hjælp af Fermis LAT. Kredit: NASA / DOE / Fermi LAT-samarbejde
Kilder: Videnskab og UC Santa Cruz, via Eurekalert.
