Når en stjerne udtømmer sit nukleare brændstof mod slutningen af sin levetid, gennemgår den gravitationskollaps og kaster dets ydre lag. Dette resulterer i en storslået eksplosion kendt som en supernova, som kan føre til oprettelse af et sort hul, en pulsar eller en hvid dværg. Og på trods af årtiers observation og forskning er der stadig meget videnskabsmænd, der ikke kender til dette fænomen.
Heldigvis fører igangværende observationer og forbedrede instrumenter til alle slags opdagelser, der giver chancer for ny indsigt. For eksempel observerede et team af astronomer med National Radio Astronomy Observatory (NRAO) og NASA for nylig en "kanonbold" -pulsar, der kørte hurtigt væk fra supernovaen, som menes at have skabt den. Dette fund giver allerede indsigt i, hvordan pulsarer kan hente hastighed fra en supernova.
Pulsaren, der er betegnet PSR J0002 + 6216 (J0002), ligger omkring 6.500 lysår fra Jorden. Det blev oprindeligt opdaget i 2017 af borgerforskere, der arbejdede for et projekt kaldet [beskyttet via e-mail], som er afhængig af frivillige til at analysere data fra NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST). Dette projekt har hidtil været ansvarlig for opdagelsen af 23 pulsarer.
Det var dog netop denne opdagelse, der var særlig markant. Siden det første blev opdaget, gennemførte et team ledet af Frank Schinzel fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO) opfølgende radioobservationer ved hjælp af Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) i New Mexico. Disse viste, at pulsaren havde en hale med chokede partikler og magnetisk energi, der strækkede sig 13 lysår bag sig.
Endnu mere interessant var det faktum, at denne hale pegede mod midten af en supernova-rest, der ligger 53 lysår bag den (CTB 1). Denne hale var resultatet af pulsars hurtige bevægelse gennem interstellar gas, hvilket resulterede i chokbølger, der producerer magnetisk energi og accelererede partikler i dens kølvandet. Som Shinzel forklarede i en nylig pressemeddelelse fra NASA:
”Takket være sin smalle dart-lignende hale og en heldig betragtningsvinkel, kan vi spore denne pulsar lige tilbage til sin fødested. Yderligere undersøgelse af dette objekt vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan disse eksplosioner er i stand til at "sparke" neutronstjerner til så høj hastighed. ”
Ved at stole på Fermi-data kunne teamet måle, hvor hurtigt og i hvilken retning pulsaren bevægede sig. Dette blev udført ved hjælp af en teknik, der er kendt som ”pulsar timing”, hvor gammastrålinger, der forekommer med hver rotation af pulsaren (i J0002's tilfælde 8,7 gange i sekundet) bruges til at spore bevægelse.
Fra dette bestemte holdet, at J0002 kørte med en hastighed på ca. 1125 km / s (700 mps) eller 4 millioner km / t (2,5 millioner mph). Tidligere har forskere observeret pulsarer, der kørte med høje hastigheder, men med en gennemsnitlig hastighed, der var cirka fem gange langsommere - 240 km / s (150 mps). Som Dale Frail (en forsker fra NRAO, der var en del af opdagelsesteamet) forklarede:
”Eksplosionsresterne i supernova-restanten ekspanderede oprindeligt hurtigere end pulsars bevægelse. Imidlertid blev affaldet bremset af sit møde med det spændende materiale i det interstellare rum, så pulsaren var i stand til at indhente og indhente det. ”
Holdet besluttede også, at pulsaren til sidst ville have fanget det ekspanderende skall, der blev skabt af supernovaen. Til at begynde med ville supernovas ekspanderende affald have flyttet sig udad hurtigere end J0002, men efter ca. 5000 tusinder år bremsede skalets interaktion med interstellar gas det gradvist ned. Efter 10.000 år, hvilket astronomerne ser nu, var pulsaren godt uden for skallen.
Mens astronomer længe har vidst, at pulsarer kan få et hurtigt spark fra supernovaeksplosionerne, der skaber dem, forbliver de uklare, hvordan det sker. En mulig forklaring er, at ustabiliteter i den sammenbrudte stjerne kunne have frembragt et tæt, langsomt bevægende stof af stof, der begyndte at trække neutronstjernen med, og gradvist fremskynde den væk fra eksplosionscentret.
”Denne pulsar bevæger sig hurtigt nok til, at den til sidst vil undslippe vores Mælkevejsgalakse,” sagde Frail. ”Der er foreslået adskillige mekanismer til at producere kick. Hvad vi ser i PSR J0002 + 6216 understøtter ideen om, at hydrodynamiske ustabiliteter i supernovaeksplosionen er ansvarlige for denne høje hastighed af denne pulsar. ”
Når man ser fremad, planlægger teamet at gennemføre yderligere observationer ved hjælp af VLA, National Science Foundation's Very Long Baseline Array (VLBA) og NASAs Chandra X-ray Observatory. Disse opfølgninger vil forhåbentlig give flere ledetråde til, hvordan denne pulsar plukkede så meget fart, hvilket kunne gå langt i retning af at løse noget af det mysterium, der stadig omgiver supernovae-eksplosioner.
Disse resultater blev for nylig delt på det 17. High Energy Astrophysics Division (HEAD) -møde i American Astronomical Society, som blev afholdt fra 17. til 21. marts i Monterey, Californien. De er også genstand for en undersøgelse, der gennemgås for offentliggørelse i den seneste udgave af The Astrophysical Journal Letters.
