Radiopulsar PSR B1259-63. Billedkredit: ESA Klik for større billede
ESA-astronomer har været vidne til noget meget usædvanligt; en pulsar, der styrter gennem en gasring, der omgiver en ledsagerstjerne. Denne ledsagerstjerne er flere gange mere massiv end vores egen sol og roterer så hurtigt, at den konstant sprøjter materiale ud i en gasring. Pulsaren gennemgår denne ring to gange i løbet af sin 3,4-årige elliptiske bane
Astronomer har været vidne til en hidtil ikke set før i observationer fra ESAs rumskib XMM-Newton - en kollision mellem en pulsar og en gasring omkring en nabostjerne.
Den sjældne passage, der tog pulsaren styrtende ind i og gennem denne ring, belyste himlen i gamma- og røntgenstråler.
Det har afsløret en bemærkelsesværdig ny indsigt i oprindelsen og indholdet af 'pulsarvind', som har været et mangeårigt mysterium. Forskerne beskrev begivenheden som en naturlig, men 'opskaleret' version af den velkendte Deep Impact-satellitkollision med Comet Tempel 1.
Deres endelige analyse er baseret på en ny observation fra XMM-Newton og en mangfoldighed af arkiverede data, som vil føre til en bedre forståelse af, hvad der driver velkendte ‘pulsar nebulae’, såsom de farverige Crab og Vela pulsarer.
”På trods af utallige observationer er fysikken i pulsarvind forblevet en gåte,” sagde hovedforfatter Masha Chernyakova fra Integral Science Data Center, Versoix, Schweiz.
”Her havde vi den sjældne mulighed for at se pulsarvind, der kolliderer med stjernevind. Det er analogt med at smadre noget åbent for at se, hvad der er indeni. ”
En pulsar er en hurtigt spinding kerne af en sammenbrudt stjerne, der engang var ca. 10 til 25 gange mere massiv end vores sol. Den tætte kerne indeholder omkring en solmasse, der er komprimeret i en kugle omkring 20 kilometer på tværs.
Pulsaren i denne observation, kaldet PSR B1259-63, er en radiopulsar, hvilket betyder det meste af tiden, at den kun udsender radiobølger. Det binære system ligger i den generelle retning af Sydkorset omkring 5000 lysår væk.
Pulsarvind omfatter materiale, der er kastet væk fra pulsaren. Der er en løbende debat om, hvor energisk vinden er, og om disse vinder består af protoner eller elektroner. Hvad Chernyakovas team har fundet, skønt overraskende, binder pænt sammen med andre nylige observationer.
Holdet observerede PSR B1259-63 i kredsløb om en 'Be' stjerne ved navn SS 2883, som er lys og synlig for amatørastronomer. 'Vær' -stjerner, der er navngivet på grund af visse spektrale egenskaber, har en tendens til at være et par gange mere massiv end vores sol og rotere i forbløffende hastigheder.
De roterer så hurtigt, at deres ækvatorregion buler ud, og de bliver flade kugler. Gas kastes konsekvent fra en sådan stjerne og sætter sig i en ækvatorring omkring stjernen med et udseende, der ligner planeten Saturn og dens ringe.
Pulsaren styrter ned i Be-stjernens ring to gange i løbet af sin 3,4-årige elliptiske bane; men kasterne er kun få måneder fra hinanden, lige før og efter ‘periastron’, det punkt, hvor de to objekter i kredsløb er tættest på hinanden. Det er under kasterne, der udsendes røntgenstråler og gammastråler, og XMM-Newton registrerer røntgenstrålerne.
”For det meste af den 3,4-årige bane er begge kilder relativt svage i røntgenstråler, og det er ikke muligt at identificere egenskaber i den pulsarvind,” sagde medforfatter Andrii Neronov. "Når de to objekter nærmer sig hinanden, begynder gnister at flyve."
De nye XMM-Newton-data blev samlet næsten samtidig med en HESS-observation. HESS, det høje energi-stereoskopiske system, er et nyt jordbaseret gammastråleteleskop i Namibia.
Annonceret sidste år forundrede HESS-observationen sig ved, at gammastråleemissionen faldt til et minimum ved periastron og havde to maksimums, lige før og efter periastronet, det modsatte af, hvad forskere forventede.
XMM-Newton-observationen understøtter HESS-observationen ved at vise, hvordan maksimumsniveauerne blev genereret ved dobbeltstikket i Be-stjernens ring. Ved at kombinere disse to observationer med radioobservationer fra den sidste periastron-begivenhed har forskerne nu et komplet billede af dette system.
Ved at spore stigningen og faldet af røntgenstråler og gammastråler dag efter dag, da pulsaren gravede gennem Be-stjernens disk, kunne forskerne konkludere, at vinden af elektroner på et energiniveau på 10-100 MeV er ansvarlig for den observerede X- stråle lys. (1 MeV repræsenterer en million elektron volt).
Selvom 10-100 MeV er energisk, er dette ca. 1000 gange mindre end det forventede energiniveau på 100 TeV. Endnu mere forvirrende er multi-TeV gamma-ray-emission, som, selv om den helt sikkert stammer fra 10-100 TeV-vindelektroner, ser ud til at være produceret anderledes end den blev tænkt før.
”Det eneste faktum, der er krystalklart i øjeblikket, er at dette er det pulsarsystem, der skal overvåges, hvis vi vil forstå pulsarvindene,” sagde Chernyakova.
”Vi har aldrig set pulsarvind i så detaljeret. Vi fortsætter med teoretiske modeller nu. Vi har nogle gode forklaringer på radio-til-TeV-gamma-ray opførsel af dette sjove system, men det er stadig 'under konstruktion.'
Originalkilde: ESA Portal
