Tähtitiede

Voiko pulsari lyödä meitä molemmilla säteillä?

Voiko pulsari lyödä meitä molemmilla säteillä?

Voiko pulsarilla olla aksiaalinen kallistuma tarpeeksi lähellä $ 90 ^ circ $ lyödä meidät molemmilla säteillä kahdella pulssilla kierrosta kohti?


Joo. Yksi piirteistä, joka auttaa tätä skenaariota, on valon painovoimainen taivutus lähellä neutronitähteä, mikä sallii suuremman osan pinnasta olla näkyvissä tiettynä ajankohtana.

Monilla pulsseilla on kaksinkertaiset huippukäyrät, esimerkiksi tässä on Crab Pulsarin valokäyrä. Lyijykynäsädemallissa nämä piikit vastaavat kahden navan säteitä.

Annala & Poutanen (2010) mukaan "Röntgenpulssien kompaktiuden ja magneettikentän geometrian rajoittaminen niiden pulssiprofiilien tilastoista" mukaan yhden huipun ja kaksinkertaisen huipun pulsarin valokäyrien suhde asettaa todennäköisimmän arvon maksimille magneettisen akselin kaltevuus suhteessa pyörimisakseliin 40 ° ± 4 °.


Se riippuu siitä, mihin palkit ovat päin. Jos magneettinavat ovat sinua kohti ja pyörivä akseli on oikeassa asennossa, molemmat voivat. Joten se riippuu kahdesta asiasta:

  1. Magneettisten napojen suunta
  2. Kehruuakselin suunta

Voiko pulsari lyödä meitä molemmilla säteillä? - Tähtitiede

Kirjoitan parhaillaan viestiä binaarisista pulsarijärjestelmistä, kierrätetyistä pulsseista ja erittäin mielenkiintoisesta pulsariryhmästä nimeltä & ldquoBlack Widows & rdquo. Prosessin aikana tajusin, että minulla ei tällä hetkellä ole hyvä yhteenveto pulsseista blogissa (ja binaaripulssariteksti oli hiukan pitempi), joten otin suuren osan pulsarin ja neutronitähden taustasta postista ja aloitin tämän uuden viestin. Joten odottaessamme lukemista siitä, kuinka jotkut maailmankaikkeuden mielenkiintoisimmista kohteista ovat vieläkin mielenkiintoisempia, tässä & rsquos hieman taustaa noista mielenkiintoisista esineistä.

Kaikki alkaa räjähdyksellä!

Tyypillisesti, kun tähti tyhjentää energialähteensä, sillä on käytettävissään kolme erilaista loppua, jotka riippuvat sen massasta: siitä tulee valkoinen kääpiö, neutronitähti tai musta aukko. Vaalemmista tähdistä, kuten auringosta, tulee lopulta valkoisia kääpiöitä, kun taas raskaimmat tulokset johtavat mustiin reikiin. Toistaiseksi olemme kiinnostuneita keskellä olevista tähdistä, kuitenkin noin 8-20 aurinkomassan välillä olevista tähdistä.

Auringon kaltaiselle tähdelle, kun ydinpolttoaine loppuu, estetään täydellinen romahtaminen, koska elektronin degeneraation paine auttaa edelleen tukemaan tähden ydintä, mikä johtaa valkoiseen kääpiöön. Massiivisemmille tähdille elektronien rappeutumispaine ei kuitenkaan tue ydin- ja rsquos-massaa, joka on 1,9–2,5 aurinkomassaa. Ainoa asia, joka estää romahduksen, on neutronien degeneraation paine ytimessä. Prosessin aikana loppuosa tähti- ja rsquos-massasta alkaa pudota kohti tähden keskustaa, ja menetetty gravitaatioenergia karkotetaan supernovassa.

Lähes koko tähti repeytyy ja karkotetaan väkivaltaisessa prosessissa, mutta mitä jäljelle jää, on se tiheä ydin, jota neutronien degeneraatiopaine ylläpitää: neutronitähti. Neutronitähteä voidaan yksinkertaisesti pitää jättimäisenä ytimenä. Sen massa on vain hieman enemmän kuin Sun & rsquot (tyypillisesti noin 1,4 aurinkomassaa), mutta tämä massa puristetaan noin 10 km: n säteeksi, joka on kaupungin kokoinen. Tämä antaa neutronitähtien tiheydet luokalle 10 14 g cm -3, sama suuruusluokka atomin ytimen tiheydelle. Tämä massa koostuu pääasiassa neutronista, jossa on noin 5% protoneja ja elektroneja.

Prosessissa on säilytettävä alkuperäisen tähden kulmamomentti. Kun näiden suurten ja massiivisten tähtien säteet kutistuvat pieniin neutronitähtien kaupunkikokoisiin säteisiin, kulmanopeuden on kasvava kulmamomentin säilyttämiseksi, mikä tarkoittaa, että tuloksena oleva neutronitähti alkaa pyöriä paljon nopeammin kuin alkuperäinen, suurempi tähti. Tämä johtaa neutronitähtiin, joiden kiertojaksot ovat yleensä noin 0,1 sekuntia tai vähemmän. Kun he vähitellen menettävät energiaa ajan myötä, myös niiden kiertoajat kasvavat.

Kosmiset majakat

Jos neutronitähdet olivat kaikki, ne eivät olisikaan kauhistuttavan jännittäviä. Lämpötilojensa vuoksi ne säteilevät vain röntgensäteen aallonpituuksilla (mustan kehon säteilystä), ja niitä on myöhemmin vaikea havaita. Mutta hauskan ei tarvitse lopettaa vielä.

Pulsarit ovat voimakkaasti magnetoituneita neutronitähtiä, joiden magneettikentät ovat luokkaa 10 10 - 10 12 Gausia. Tämän magneettikentän uskotaan olevan riittävän voimakas nostamaan jonkin verran varattua materiaalia neutronitähden pinnalta ja karkottamaan sen magneettikenttiään pitkin 1. Kiihtyvät hiukkaset johtavat säteilyyn, jolloin syntyy säteitä, jotka näkyvät radiotaajuuksissa.

Aivan kuten Earth & rsquos -magneettinen akseli ei ole linjassa sen pyörimisakselin kanssa, pulssien magneettiset akselit eivät yleensä ole samassa linjassa niiden pyörimisakselien kanssa. Kun pulsari pyörii, pyörii myös sen magneettinen akseli kiertäen radiosäteitä sen mukana. Jos radiosäteet satuttavat maapalloa, voimme nähdä ne ajoittaisina leikkauksina, aivan kuten alus näkee majakan ja rsquojen pyörivät säteet. Itse asiassa pulsarit ovat kuin kosmisia majakoita 2.

Sekä tieteelliset työkalut että laboratoriot

Nämä pulssien perusominaisuudet mahdollistavat myös mielenkiintoisia käyttötarkoituksia, antaen niiden hyödyllisyyden levitä vain massiivisten tähtien siistien esineiden yli. Yksinkertaisia ​​jaksollisia leikkeitä voidaan käyttää kellona. Jotkut pulssit ovat erittäin vakaita, ja niiden tarkkuus kilpailee nykyaikaisten atomikellojen kanssa. Näiden pulssien avulla voidaan tutkia galaksin kaukaisia ​​alueita. Yksi mielenkiintoinen alue on galaktinen keskusta. Vaikka pulsaria ei ole vielä löydetty lähellä galaksin keskustaa, sen tuleva löytö voisi auttaa tekemään kokeita painovoimakentällä lähellä supermassiivista mustaa aukkoa. Voimme & quot; käynnistää ja toimittaa kellon galaktiseen keskukseen ja tarkkailla sitä sitten, mutta jos löydämme pulsarin, se olisi kuin löytää kätevästi tarkkailtava kello juuri sinne, missä sitä tarvitsemme. Tällä tavalla pulsari voi olla kuin työkalu, jonka avulla voimme tutkia mielenkiintoisia ilmiöitä heidän elinympäristöissään.

Lisäksi pulsarin sisätilat ovat äärimmäisiä ympäristöjä, joissa on voimakkaita paineita ja suuria tiheyksiä, ja ne voivat toimia laboratorioina fysikaalisten teorioiden, erityisesti tiheän aineen tilayhtälön, testaamiseksi 3. Yksi tällä hetkellä kehitteillä oleva menetelmä on opiskelu häiriöt. Häiriöt ovat silloin, kun pulsarilohkojen jakso hyppää yhtäkkiä. Nuorille pulsareille häiriö voi tapahtua muutaman vuoden välein, mikä harvenee pulssien ikääntyessä. Häiriöiden uskotaan johtuvan muutoksista neutronitähtien sisällä. Yksi laajemmin hyväksytyistä malleista ehdottaa, että neutronitähden kuori ja sisäinen neutronien superneste ovat enimmäkseen riippumattomia toisistaan, ja häiriö tapahtuu, kun kulmamomentti siirtyy kuoren nopeaan kouristukseen. Pulsarihäiriöiden havaintojen luonnehtiminen voi auttaa vahvistamaan tai poistamaan pulsarin sisätilojen malleja, mikä puolestaan ​​voisi auttaa asettamaan rajoituksia tiheän aineen valtion yhtälölle.

Lähteet ja lisätutkimukset

  • Laskar, Tanmoy (toim.). & ldquoRadio-tähtitiede & rdquo astrobiitit.
  • Lyne, Andrew ja Francis Graham-Smith. & ldquoPulsar Astronomy & rdquo, 2012 (4. painos), Cambridge University Press.
  • Taylor, J. H. ja D. R. Stinebring. & ldquoResquest Progress in Understanding of Pulsars & rdquo, 1986, Annu. Pastori Astron. Astrofiat. 24: 285-327

Muista, että neutronitähti ei muodostu kokonaan neutraaleista neutroneista, mutta myös pienestä määrästä varautuneita elektroneja ja protoneja. Nämä saavat poimia pulsar- ja rsquos-magneettikentät. Ensinnäkin vähemmän massiiviset elektronit ovat hiukkasia, jotka lakaistaan ​​matkalle. & # 8617 & # 65038

Saanen tähtitieteilijöiden kartoittaa gravitaatioaaltoja, aivan kuten majakka antaa merenkulkijoiden turvallisesti kulkea aaltoja meressä ja helipissä, saatan työntää tätä analogiaa hieman liian pitkälle. & # 8617 & # 65038

Itse asiassa mustia leskipulsseja, jotka on kuvattu tulevassa binaaripulssijärjestelmissä, on ehdotettu mahdollisiksi laboratorioiksi tutkimaan tiheän aineen valtion yhtälöä. & # 8617 & # 65038


Kameleontti Pulsar yllättää tutkijat

ESA & # 8217s XMM-Newton Space Observatory -laitosta käyttävä kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä on tunnistanut pulsarin, joka pystyy dramaattisesti muuttamaan tapaa, jolla se loistaa, ja # 8211 esine voi hiljentää radioaaltojaan samalla kun se tekee X- säteilypäästöt paljon kirkkaampia.

Taiteilijan vaikutelma pulsarista radiokirkkaassa, vasemmassa ja röntgenkirkkaassa / hiljaisessa tilassa (ESA / ATG medialab)

Pulsarit ovat pieniä pyöriviä tähtiä, joiden halkaisija on noin 20 km. Ne lähettävät vastakkaiseen suuntaan suuntautuneita säteitä magneettisilta napoilta. Jotkut pulssit tuottavat säteilyä koko sähkömagneettisella spektrillä, myös röntgen- ja radioaallonpituuksilla. Huolimatta siitä, että pulsarit löydettiin yli 45 vuotta sitten, tarkkaa mekanismia, jolla pulsarit loistavat, ei vielä tunneta.

Jo jonkin aikaa on ollut tiedossa, että jotkut radiosäteilyä lähettävät pulssit kääntävät käyttäytymistään kahden tilan välillä muuttamalla radiopulssien mallia ja voimakkuutta. Käännön hetki on sekä arvaamaton että äkillinen. Satelliittiteleskoopeista tiedetään myös, että kourallinen radiopulsseja voidaan havaita myös röntgentaajuuksilla. Röntgensignaali on kuitenkin niin heikko, että sen vaihtelusta ei tiedetä mitään.

Tutkiakseen tutkiakseen tietyn pulsarin nimeltä PSR B0943 + 10, yksi ensimmäisistä löydetyistä selvitti, voisivatko röntgenkuvat kääntää. Siinä on radiopulsseja, jotka muuttuvat muodoltaan ja kirkkaudeltaan muutaman tunnin välein, ja jotkut muutokset tapahtuvat noin sekunnissa.

Tämän pulsarin käyttäytyminen on melko hämmästyttävää, sillä on kuin kaksi erillistä persoonallisuutta. Koska PSR B0943 + 10 on yksi harvoista pulsseista, joiden tiedetään myös lähettävän röntgensäteitä, on selvitettävä, miten tämä korkeamman energian säteily käyttäytyy radion muutosten avulla, mikä voi antaa uuden käsityksen päästöprosessin luonteesta, & # 8221 selitti tohtori Ben Stappers University of Manchester & # 8217s School of Physics and Astronomy, joka on mukana kirjoittamassa lehdessä julkaistun paperin Tiede.

Koska lähde on heikko röntgensäteilijä, joukkue käytti olemassa olevaa herkintä röntgenteleskooppia XMM-Newtonia maapalloa kiertävän avaruusaluksen aluksella. Havaintoja tehtiin kuudessa erillisessä, noin kuuden tunnin pituisessa istunnossa. Pulsarin ja # 8217: n radiokäyttäytymisen tarkan kääntöhetken tunnistamiseksi röntgenkuvauksia seurattiin samanaikaisesti kahden maailman suurimman radioteleskoopin, LOFARin ja GMRT: n, kanssa.

Tutkijat havaitsivat, että vaikka röntgenkuvat todellakin muuttivat käyttäytymistään samanaikaisesti radiopäästöjen kanssa, kuten saattoi odottaa, tilassa, jossa radiosignaali on vahva ja järjestetty, röntgensäteet olivat heikkoja, ja kun radiopäästö muuttui heikkoksi, röntgensäteet kirkastuivat.

& # 8220 Yllätykseksemme huomasimme, että kun radiopäästöjen kirkkaus puolittui, röntgensäteily kirkastui kertoimella kaksi! Lisäksi voimakkailla röntgensäteillä on hyvin erilainen luonne kuin radion kirkkaassa tilassa, koska ne näyttävät olevan alkuperältään termisiä ja sykkiviä neutronitähden & # 8217: n kiertoajan kanssa, & # 8221 sanoi johtava kirjailija prof Wim Hermsen Alankomaiden avaruustutkimusinstituutti.

Bibliografiset tiedot: W.Hermsen et ai. 2013. Synkroniset röntgenkytkimet ja radiotilakytkimet: Pulsar-magnetosfäärin nopea globaali muutos. Tiede, voi. 339, ei. 6118, s. 436-439 doi: 10.1126 / science.1230960


Kuinka Pulsars muodostetaan?

Pulsarin muodostumiseen johtavat tapahtumat alkavat, kun massiivisen tähden ydin puristuu supernovan aikana, joka romahtaa neutronitähdeksi. Neutronitähti säilyttää suurimman osan kulmamomentistaan, ja koska sillä on vain pieni osa esi-isänsä säteestä (ja siksi sen hitausmomentti pienenee voimakkaasti), se muodostuu erittäin suurella pyörimisnopeudella. Säteilykeila säteilee pulsarin magneettiakselia pitkin, joka pyörii yhdessä neutronitähden pyörimisen kanssa. Pulsarin magneettinen akseli määrää sähkömagneettisen säteen suunnan, jolloin magneettinen akseli ei välttämättä ole sama kuin sen pyörimisakseli. Tämä vääristymä aiheuttaa säteen näkyvän kerran neutronitähden jokaista kierrosta kohden, mikä johtaa sen ulkonäön "pulssi" luonteeseen.

Kaaviokuva pulsarista. Keskellä oleva pallo edustaa neutronitähteä, käyrät osoittavat magneettikentän viivat ja ulkonevat kartiot edustavat emissiovyöhykkeitä.

Säde on peräisin neutronitähden pyörimisenergiasta, joka synnyttää sähkökentän erittäin voimakkaan magneettikentän liikkeestä, mikä johtaa protonien ja elektronien kiihtyvyyteen tähtipinnalla ja sähkömagneettisen säteen syntymiseen napoista. magneettikentän.


NASAn Fermi löytää 'muuntajan' pulsarin

Kesäkuun lopulla 2013 poikkeuksellisessa binäärissä, joka sisälsi nopeasti pyörivän neutronitähden, tapahtui dramaattinen muutos käyttäytymisessä, jota ei ole koskaan aikaisemmin havaittu. NASAn Fermi-gammasäteilyteleskoopin mittausten mukaan pulsarin radiomajakka hävisi, samalla kun järjestelmä kirkastui viisinkertaisella gammasäteellä, joka on tehokkain valomuoto.

"Se on melkein kuin joku kääntäisi kytkimen, joka morfisoi järjestelmän matalamman energian tilasta korkeamman energian tilaan", kertoi astrofyysikko Benjamin Stappers Englannin Manchesterin yliopistosta, joka johti kansainvälisiä pyrkimyksiä ymmärtää tämä silmiinpistävä muutos. "Muutos näyttää heijastavan pulsarin ja sen kumppanin välistä epäsäännöllistä vuorovaikutusta, joka antaa meille mahdollisuuden tutkia harvinaisia ​​siirtymävaiheita tämän binäärin elämässä."

Binaari koostuu kahdesta tähdestä, jotka kiertävät yhteisen massakeskipisteensä ympäri. Tämä järjestelmä, joka tunnetaan nimellä AY Sextantis, sijaitsee noin 4400 valovuoden päässä Sextans-tähdistöstä. Se yhdistää 1,7 millisekunnin pulssin, lyhennettynä PSR J1023 + 0038 - J1023, tähtiin, joka sisältää noin viidenneksen auringon massasta. Tähdet kiertävät kiertoradan vain 4,8 tunnissa, mikä asettaa ne niin lähelle toisiaan, että pulsari haihtuu vähitellen kumppaninsa.

Kun massiivinen tähti romahtaa ja räjähtää supernovana, sen murskattu ydin voi selviytyä kompaktina jäännöksenä, jota kutsutaan neutronitähdeksi tai pulsariksi, esine, joka puristaa enemmän massaa kuin aurinko palloon, joka ei ole suurempi kuin Washington, DC. Nuoret eristetyt neutronitähdet pyörivät kymmeniä kertaa sekunnissa ja tuottaa radio-, näkyvää valoa, röntgensäteitä ja gammasäteitä, joita tähtitieteilijät tarkkailevat pulsseina aina, kun säteet pyyhkäisevät maapallon ohi. Pulsarit tuottavat myös voimakkaita ulosvirtauksia tai "tuulia" suurienergisistä hiukkasista, jotka liikkuvat lähellä valon nopeutta. Kaiken tämän voima tulee pulsarin nopeasti pyöreästä magneettikentästä, ja ajan myötä, kun pulsarit tuulet alas, nämä päästöt häviävät.

Yli 30 vuotta sitten tähtitieteilijät löysivät toisen tyyppisen pulsarin, joka pyörii enintään 10 millisekunnissa ja jonka pyörimisnopeus oli jopa 43 000 rpm. Vaikka nuoret pulsarit esiintyvät yleensä erillään, yli puolet millisekunnin pulsseista esiintyy binaarijärjestelmissä, mikä ehdotti selitystä niiden nopeaan pyörimiseen.

"Tähtitieteilijät ovat jo pitkään epäilleet, että millisekunnin pulsseja kehrättiin siirtämällä ja keräämällä ainetta kumppanitähtinsä kautta, joten kutsumme heitä usein kierrätetyiksi pulsseiksi", selitti Anne Archibald, tutkijatohtori Alankomaiden radiostronomian instituutissa (ASTRON). Dwingeloo, joka löysi J1023: n vuonna 2007.

Ensimmäisen massansiirtovaiheen aikana järjestelmä täyttäisi matalan massan röntgenkuva, binäärisenä, hitaammin pyöritettävällä neutronitähdellä, joka säteili röntgenpulsseja, kun kuuma kaasu juoksi kohti sen pintaa. Miljardia vuotta myöhemmin, kun aineen virtaus pysähtyy, järjestelmä luokitellaan kehrätyksi millisekunnin pulsariksi, jonka radiopäästöt toimivat nopeasti pyörivällä magneettikentällä.

J1023: n pyörimisen ja kiertoradan evoluution ymmärtämiseksi järjestelmää seurattiin säännöllisesti radiossa käyttämällä Lovell-teleskooppia Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Westerborkin synteesiradioteleskooppia Alankomaissa. Nämä havainnot paljastivat, että pulsarin radiosignaali oli sammunut ja kannusti etsimään siihen liittyvää muutosta sen gammasädeominaisuuksissa.

Muutama kuukausi ennen tätä tähtitieteilijät löysivät paljon kauempana olevan järjestelmän, joka siirtyi radio- ja röntgentilojen välillä muutamassa viikossa. Noin 19 000 valovuoden päässä sijaitsevassa pallomaisessa tähtijoukossa M28 sijaitseva pulsari PSR J1824-2452I kävi röntgensäde maaliskuussa ja huhtikuussa 2013. Kun röntgensäteily himmensi toukokuun alussa, pulsarin radiosäde syntyi.

Vaikka J1023 saavutti paljon korkeammat energiat ja on huomattavasti lähempänä, molemmat binäärit ovat muuten melko samanlaisia. Tähtitieteilijät sanovat, että tapahtuma on näiden pulssien spin-up-prosessin viimeinen sputtering.

J1023: ssa tähdet ovat riittävän lähellä, jotta kaasuvirta virtaa auringon kaltaisesta tähdestä kohti pulsaria. Pulsarin nopea pyöriminen ja voimakas magneettikenttä ovat vastuussa sekä radiosäteestä että sen voimakkaasta pulssituulesta. Kun radiosäde on havaittavissa, pulsarituuli estää kumppanin kaasuvirtaa estäen sitä lähestymästä liian lähellä. Mutta silloin tällöin virta nousee, työntämällä tiensä lähemmäksi pulsaria ja perustamalla akkressiolevyn.

Levyssä oleva kaasu puristuu ja lämpenee saavuttaen lämpötilan, joka on riittävän kuuma päästääkseen röntgensäteitä. Seuraavaksi materiaali levyn sisäreunaa pitkin menettää kiertoradan energian ja laskeutuu kohti pulsaria. Kun se putoaa noin 80 mailin (80 mailin) ​​korkeudelle, radiosäteen luomiseen liittyvät prosessit joko suljetaan tai todennäköisemmin peitetään.

Levyn sisäreuna vaihtelee todennäköisesti huomattavasti tällä korkeudella. Osa siitä voi kiihtyä ulospäin lähes valon nopeudella, muodostaen vastakkaisiin suuntiin ampuvia kaksoishiukkassuihkuja - ilmiö liittyy tyypillisemmin mustien aukkojen lisääntymiseen. Iskuaallot näiden suihkukoneiden sisällä ja niiden kehällä ovat todennäköinen lähde Fermin havaitsemaan kirkkaaseen gammasäteilyyn.

Tulokset julkaistiin 20. Heinäkuuta 2007 julkaistussa lehdessä Astrofyysinen lehti. Tiimi kertoo, että J1023 on ensimmäinen esimerkki ohimenevästä, kompaktista, pienimassaisesta gammasäteilystä, joka on koskaan nähty. Tutkijat ennakoivat, että järjestelmä toimii ainutlaatuisena laboratoriona ymmärtääkseen millisekunnin pulssien muodon ja tutkiakseen yksityiskohtia siitä, kuinka akkronoituminen tapahtuu neutronitähtiin.

"Toistaiseksi Fermi on lisännyt tunnettujen gammasädepulsarien määrää noin 20 kertaa ja kaksinkertaistanut galaksissamme olevien millisekuntien pulssien lukumäärän", kertoi Julie McEnery, NASAn Goddardin avaruuslentokeskuksen Greenbeltin tehtävän projektitutkija. , Maryland. "Fermi on edelleen hämmästyttävä moottori pulsarin löytöihin."


Tähtitieteilijät näkevät asteroidit, jotka osuvat kaukaiseen Pulsariin

Tämä on taiteilijan vaikutelma asteroidin hajoamisesta. Luotto: NASA / JPL-Caltech.

PSR J0738-4042 sijaitsee Puppiksen tähdistössä, noin 37 000 valovuoden päässä.

Ympäristö tämän pulsarin ympärillä on erityisen ankara, täynnä säteilyä ja väkivaltaisia ​​hiukkasten tuulia.

"Jos suuri kivinen esine voi muodostua täällä, planeetat voivat muodostua minkä tahansa tähden ympärille. Se on jännittävää ”, sanoi tohtori Ryan Shannon CSIRO Astronomy and Space Science -yrityksestä, joka on vanhin kirjoittaja julkaisussa Astrofysiikan lehtien kirjeet (arXiv.org).

PSR J0738-4042 lähettää radioaaltosäteen. Kun se pyörii, sen radiosäde vilkkuu maan päällä uudestaan ​​ja uudestaan ​​kellon säännöllisyydellä.

Vuonna 2008 tähtitieteilijät ennustivat, kuinka putoava asteroidi vaikuttaisi pulsariin.

"Se muuttaisi pulsarin & # 8217: n pyörimisnopeuden hidastumista ja maapallolla näkemämme radiosykkeen muotoa. Juuri tämän näemme tässä tapauksessa, & # 8221 tohtori Shannon sanoi.

"Yhdellä näistä kivistä näyttää olevan massa noin miljardi sävyä."

"Uskomme, että pulsarin ja # 8217: n radiosäde sulkee asteroidin höyrystämällä sitä. Mutta höyrystetyt hiukkaset ovat sähköisesti varautuneita, ja ne muuttavat hieman prosessia, joka luo pulsar-säteen. "

Asteroidit pulsarin ympärillä voi syntyä räjähtävä tähti, joka muodosti itse pulsarin.

Räjähdyksestä räjäytetty materiaali voi pudota takaisin kohti muodostavaa pulsaria, muodostaen roskilevyn.

Tähtitieteilijät ovat löytäneet pölylevyn toisen pulsarin ympäriltä nimeltä J0146 + 61.

"Tällainen pölylevy voisi tarjota & # 8216siemeniä & # 8217, joista kasvaa suurempia asteroideja", herra Brook sanoi.

”Vuonna 1992 löydettiin kaksi planeetan kokoista esinettä pulsarin ympäriltä nimeltä PSR 1257 + 12. Mutta nämä muodostuivat todennäköisesti eri mekanismilla. "

Brook et ai. 2014. Todisteet asteroidista, joka kohtaa Pulsarin. ApJ 780, L31 doi: 10.1088 / 2041-8205 / 780/2 / L31


Pulsar, jolla on koskaan havaittu laajin kiertorata

Joukko erittäin päättäväisiä lukiolaisia ​​löysi ennennäkemättömän pulsarin analysoimalla huolellisesti National Science Foundationin (NSF) Robert C. Byrdin Green Bank -teleskoopin (GBT) tietoja. GBT: tä käyttävien tähtitieteilijöiden lisätutkimukset paljastivat, että tällä pulsarilla on levein kiertorata kaikista neutronitähden ympärillä ja se on osa vain kourallista kaksoisneutronitähtijärjestelmiä.

Tämä vaikuttava löytö auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään paremmin, kuinka binaariset neutronitähtijärjestelmät muodostuvat ja kehittyvät.

Pulsarit pyörivät nopeasti neutronitähtiä, supernovina räjähtävien massiivisten tähtien supertiheitä jäännöksiä. Kun pulsari pyörii, majakan kaltaiset radioaaltosäteet, jotka virtaavat voimakkaan magneettikentän napilta, lakaistaan ​​avaruuden läpi. Kun yksi näistä säteistä pyyhkäisee maapallon yli, radioteleskoopit voivat siepata radioaaltojen pulssin.

"Pulsarit ovat maailmankaikkeuden äärimmäisimpiä esineitä", sanoi Joe Swiggum, fysiikan ja tähtitieteen jatko-opiskelija Länsi-Virginian yliopistossa Morgantownissa ja johtava kirjailija Astrophysical Journal -lehdessä julkaistavaksi hyväksytyn paperin, jossa selitetään tämä tulos ja sen seuraukset. . "Opiskelijoiden löytö osoittaa yhden näistä esineistä todella ainutlaatuisissa olosuhteissa."

Noin 10 prosenttia tunnetuista pulsseista on binaarijärjestelmissä, joista suurin osa löytyy kiertävistä muinaisista valkoisista kääpiöseuralaisista tähdistä. Vain harvat harvat kiertävät muita neutronitähtiä tai pääsekvenssitähtiä, kuten Aurinko. Tähtien tähtitieteilijöiden mielestä syy tähän kaksoisneutronitähtijärjestelmien vähyyteen on prosessi, jolla pulsarit ja kaikki neutronitähdet muodostuvat.

Kun massiivinen tähti menee supernovaksi normaalin elämänsä lopussa, räjähdys voi olla hieman yksipuolinen ja antaa "potkun" jäljelle jääneelle tähtiydinnäkkeelle. Kun näin tapahtuu, tuloksena oleva neutronitähti lähetetään särkyen avaruuden läpi. Nämä potkut & # 8212 ja vastaavat supernovaräjähdyksen aiheuttamat massahäviöt tarkoittavat, että kahden tällaisen tähden mahdollisuudet pysyä painovoimaisesti lukittuna samaan järjestelmään ovat huomattavan vähäisiä.

Tämän virallisen nimityksen PSR J1930-1852 saavan pulsarin löysivät vuonna 2012 Cecilia McGough, joka oli tuolloin Strasburgin lukion opiskelija Virginiassa, ja De'Shang Ray, joka oli Paul Laurence Dunbar Highin opiskelija. Koulu Baltimoressa, Marylandissa.

Nämä opiskelijat osallistuivat kesän Pulsar Search Collaboratory (PSC) -työpajaan, joka on NSF: n rahoittama koulutushankeohjelma, johon kiinnostuneet lukiolaiset osallistuvat GBT: n keräämien pulsarikyselytietojen analysointiin. Opiskelijat viettävät usein viikkoja ja kuukausia datakäyrillä, etsimällä ainutlaatuista allekirjoitusta, joka tunnistaa pulsarin. Ne, jotka tunnistavat vahvat pulsariehdokkaat, kutsutaan Green Bankiin työskentelemään tähtitieteilijöiden kanssa vahvistaakseen löytönsä.

Tähtitieteilijät totesivat, että tämä uusi pulssi on osa binaarijärjestelmää, perustuen sen pyörimistaajuuden (kierrosta sekunnissa) eroihin alkuperäisen havaitsemisen ja seurannan havaintojen välillä.

Optiset kaukoputketutkimukset samalla taivaan alueella eivät kuitenkaan paljastaneet näkyvää kumppania - mikä olisi ollut selvästi nähtävissä, jos se olisi valkoinen kääpiötähti tai päänsekvenssitähti. "Ottaen huomioon näkyvien signaalien puuttumisen ja pulsarin ajoituksen huolellisen tarkastelun päädyimme siihen, että todennäköisin kumppani oli toinen neutronitähti", Swiggum sanoi.

Pulssien ajoituksen lisäanalyysi osoittaa, että kahdella neutronitähdellä on kaikkien aikojen laajin erotus kaksoisneutronitähtijärjestelmässä.

Jotkut kaksoisneutronitähtijärjestelmissä olevat pulssit ovat niin lähellä toveriaan, että niiden kiertoradat ovat verrattavissa Aurinkomme kokoon ja ne kiertävät täydellisen kiertoradan alle päivässä. J1930-1852: n kiertorata ulottuu noin 52 miljoonaan kilometriin, suurin piirtein etäisyydellä elohopeasta ja auringosta, ja se kiertää kumppaninsa kerran 45 päivässä. "Sen kiertorata on yli kaksi kertaa niin suuri kuin minkä tahansa aiemmin tunnetun kaksoisneutronitähtijärjestelmän", Swiggum sanoi. "Pulsarin parametrit antavat meille arvokkaita vihjeitä siitä, miten tällainen järjestelmä olisi voinut muodostua. J1930-1852: n kaltaisten ulkopuolisten järjestelmien löydökset antavat meille selkeämmän kuvan binaarisen evoluution kaikista mahdollisuuksista. "

Tutkimukset, joihin liittyy Pulsar Search Collaboratory -havainnot ovat käynnissä, kun PSC-ohjelma jatkuu, tähtitieteilijät odottavat, että 17 miljoonan punnan GBT: n tuottamat 130 teratavun tiedot paljastavat todennäköisesti kymmeniä aiemmin tuntemattomia pulsseja.

Pulsar Search Collaboratory on National Radio Astronomy Observatoryn ja Länsi-Virginian yliopiston yhteishanke. Tavoitteena on antaa lukiolaisille kokemusta todellisen tutkimuksen tekemisestä.

"Tämä kokemus opetti minulle, että sinun ei tarvitse olla & # 8216Einstein & # 8217 ollaksesi hyvä tieteessä", sanoi McGough, joka on nyt Schreyer Honors College -tutkija Penn State Universityssä State Collegessa tähtitieteen, astrofysiikan ja fysiikan pääaineena. . "Se, mitä sinun on oltava, on keskittynyt, intohimoinen ja omistautunut työhösi."

& # 8220 Kun katsomme taivaalle ja tutkimme maailmankaikkeutta, yritämme ymmärtää, mitä siellä on ", kertoi Ray, tällä hetkellä Baltimoren piirikunnan Community Collegen opiskelija, joka opiskelee biologiaa, tekniikkaa ja ensiapupalveluja. "Tämä kokemus on auttanut minua tutkimaan, kuvittelemaan ja unelmoimaan mitä voisi olla ja mitä emme ole nähneet."

100 metrin Green Bank -teleskooppi on maailman suurin # 8217: n täysin ohjattava radioteleskooppi. Sen sijainti National Radio Quiet Zone -alueella suojaa uskomattoman herkkää teleskooppia ei-toivotuilta radiohäiriöiltä mahdollistamalla ainutlaatuisten havaintojen tekemisen.

Kansallinen radioastronomian observatorio on Kansallisen tiedesäätiön laitos, jota ylläpitää Associated Universities, Inc. yhteistyösopimuksen nojalla.


Mustat reiät eivät aiheuta suurta roisketta

Kun mustat aukot sulautuvat, ne lähettävät gravitaatioaaltoja, jotka aaltoilevat avaruudessa ja ajassa. Koska tähtitieteilijät eivät havaitse näitä aaltoja, he oppivat mustien aukkojen evoluutiosta.

Tutkijat tietävät, että nämä aallot, jotka Albert Einsteinin suhteellisuusteoria ennustaa, ovat olemassa, mutta he eivät ole vielä havainneet niitä suoraan. Kilpailussa aaltojen saamiseksi yksi strategia - nimeltään pulsar-ajoitusryhmät - on saavuttanut virstanpylvään ei havaitsemalla mitään gravitaatioaaltoja, vaan paljastamalla uutta tietoa mustien aukkojen fuusioiden taajuudesta ja vahvuudesta.

"Odotamme, että monet gravitaatioaallot kulkevat läpi meitä koko ajan, ja nyt meillä on parempi käsitys tämän taustatoiminnan laajuudesta", kertoi Sarah Burke-Spolaor, uuden lokakuun 18. päivänä julkaistun tiedepaperin kirjoittaja. jossa kuvataan tutkimusta, johon hän osallistui ollessaan NASA: n suihkumoottorilaboratoriossa Pasadenassa Kaliforniassa. Burke-Spolaor on nyt Kalifornian teknillisessä instituutissa Pasadenassa.

Gravitaatioaallot, jos ne havaitaan, paljastaisivat enemmän tietoa mustista aukoista sekä yhdestä neljästä luonnon voimasta: painovoimasta.

Joukkueen kyvyttömyydellä havaita gravitaatioaaltoja viimeaikaisessa haussa on itse asiassa omat etunsa, koska se paljastaa uutta tietoa supermassiivisista mustien aukkojen sulautumisista - niiden taajuudesta, etäisyydestä maasta ja massoista. Yksi teoreetikkojen leikkaussalin lattialle osoittama teoria mustien aukkojen kasvusta oli todennut, että pelkästään sulautumiset ovat vastuussa mustien aukkojen massan kasvusta.

Tulokset tulevat Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisationin (CSIRO) Parkes-radioteleskoopista Itä-Australiassa. Tutkimusta johti yhdessä Ryan Shannon CSIRO: sta sekä Vikram Ravi Melbournen yliopistosta ja CSIRO.

Pulsar-ajoitusryhmät on suunniteltu tarttumaan hienovaraisiin painovoima-aaltoihin käyttämällä maan teleskooppeja ja pyöriviä tähtiä, joita kutsutaan pulsseiksi. Pulsarit ovat räjähtäneiden tähtien palaneita ytimiä, jotka lähettävät radioaaltosäteitä kuten majakan majakat. Pulsarien pyörimisen ajoitus on niin tarkka, että tutkijoiden mukaan ne muistuttavat atomikelloja.

Kun gravitaatioaallot kulkevat joukon useita pulsseja, 20 uuden tutkimuksen tapauksessa, ne asettavat pulssit bobbing kuin poijut. Tutkijat, jotka tallentavat radioaaltoja pulsseista, voivat sitten koota yhteen aaltojen taustahumina.

"Gravitaatioaallot saavat maan ja pulssien välisen tilan venymään ja puristumaan", Burke-Spolaor sanoi.

Uudessa tutkimuksessa käytettiin Parkes Pulsar Timing Array -järjestelmää, joka aloitettiin 1990-luvulla. Tutkimusryhmän mukaan matriisi pystyy nykyisellä herkkyydellään havaitsemaan gravitaatioaallon 10 vuoden kuluessa.

JPL: n tutkijat ovat parhaillaan kehittämässä samanlaista tarkkaa pulsariajastuskykyä NASA: n Deep Space Network -järjestelmälle, joka on suurten lautasantennien järjestelmä, joka sijaitsee ympäri maapalloa ja seuraa ja kommunikoi syvän avaruuden avaruusalusten kanssa. Verkon seuranta-aikataulujen aukkojen aikana antenneilla voidaan mitata tarkasti pulssien radioaaltojen ajoitus. Koska Deep Space Network -antennit ovat jakautuneet ympäri maailmaa, ne voivat nähdä pulsseja koko taivaalla, mikä parantaa herkkyyttä gravitaatioaalloille.

"Tällä hetkellä pulsarien ajoitusryhmäyhteisöjen painopiste on herkempiä tekniikoita kehittää ja perustaa pitkän aikavälin seurantaohjelmat suurelle pulsarikokoelmalle", kertoi Deep Space Network -pulssivaraston tutkija Walid Majid. ajoitusohjelma JPL: llä. "Kaikki gravitaatioaaltojen havaitsemisstrategiat, mukaan lukien LIGO [Laserinterferometrin gravitaatioaaltojen observatorio], ovat täydentäviä, koska jokainen tekniikka on herkkä gravitaatioaaltojen havaitsemiselle hyvin eri taajuuksilla. Vaikka jotkut saattavat luonnehtia tätä roduksi, lopulta , Tavoitteena on havaita gravitaatioaallot, jotka avaavat gravitaatioaaltostronomian alun. Se on todellinen jännittävä osa tätä koko yritystä. "

Maalla toimiva LIGO-observatorio sijaitsee Louisianassa ja Washingtonissa. Se on Caltechin ja Massachusetts Institute of Technologyn, Cambridge, Massachusettsissa, yhteisprojekti, jota rahoittaa National Science Foundation. Euroopan avaruusjärjestö kehittää avaruuspohjaista LISA Pathfinder -laitetta (laserinterferometri-avaruusantenni), joka on tulevaisuuden avaruusseurantakeskuksen havainnollistamistehtävä gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi. LIGO-, LISA- ja pulsari-ajoitusryhmät havaitsevat kaikki gravitaatioaaltojen eri taajuudet ja ovat siten herkkiä erityyppisille sulautumistapahtumille.


Todellinen Kuolemantähti voi iskeä maahan

A beautiful pinwheel in space might one day blast Earth with death rays, scientists now report.

Unlike the moon-sized Death Star from Star Wars, which has to get close to a planet to blast it, this blazing spiral has the potential to burn worlds from thousands of light-years away.

"I used to appreciate this spiral just for its beautiful form, but now I can't help a twinge of feeling that it is uncannily like looking down a rifle barrel," said researcher Peter Tuthill, an astronomer at the University of Sydney.

The fiery pinwheel in space in question has at its heart a pair of hot, luminous stars locked in orbit with each other. As they circle one another, plumes of streaming gas driven from the surfaces of the stars collide in the intervening space, eventually becoming entangled and twisted into a whirling spiral by the orbits of the stars.

The pinwheel, named WR 104, was discovered eight years ago in the constellation Sagittarius. It rotates in a circle "every eight months, keeping precise time like a jewel in a cosmic clock," Tuthill said.

Both the massive stars in WR 104 will one day explode as supernovae. However, one of the pair is a highly unstable star known as a Wolf-Rayet, the last known stable phase in the life of these massive stars right before a supernova.

"Wolf-Rayet stars are regarded by astronomers as ticking bombs," Tuthill explained. The 'fuse' for this star "is now very short &mdash to an astronomer &mdash and it may explode any time within the next few hundred thousand years."

When the Wolf-Rayet goes supernova, "it could emit an intense beam of gamma rays coming our way," Tuthill said. "If such a 'gamma ray burst' happens, we really do not want Earth to be in the way."

Since the initial blast would travel at the speed of light, there would be no warning of its arrival.

Firing line

Gamma ray bursts are the most powerful explosions known in the universe. They can loose as much energy as our sun during its entire 10 billion year lifetime in anywhere from milliseconds to a minute or more.

The spooky thing about this pinwheel is that it appears to be a nearly perfect spiral to us, according to new images taken with the Keck Telescope in Hawaii. "It could only appear like that if we are looking nearly exactly down on the axis of the binary system," Tuthill said.

The findings are detailed in the March 1 issue of Astrophysical Journal.

Unfortunately for us, gamma ray bursts seem to be shot right along the axis of systems. In essence, if this pinwheel ever releases a gamma ray burst, our planet might be in the firing line.

"This is the first object that we know of that might release a gamma ray burst at us," said astrophysicist Adrian Melott at the University of Kansas in Lawrence, who did not participate in this study. "And it's close enough to do some damage."

This pinwheel is about 8,000 light years away, roughly a quarter of the way to the center of the Milky Way Galaxy. While this might seem far, "earlier research has suggested that a gamma ray burst &mdash if we are unfortunate enough to be caught in the beam &mdash could be harmful to life on Earth out to these distances," Tuthill said.

What might happen

Although the pinwheel can't blast Earth apart like the Death Star from Star Wars &mdash at least not from 8,000 light years away &mdash it could still cause mass extinction or possibly even threaten life as we know it on our planet.

Gamma rays would not penetrate Earth's atmosphere well to burn the ground, but they would chemically damage the stratosphere. Melott estimates that if WR 104 were to hit us with a burst 10 seconds or so long, its gamma rays could deplete about 25 percent of the world's ozone layer, which protects us from damaging ultraviolet rays. In comparison, the recent human-caused thinning of the ozone layer, creating "holes" over the polar regions, have only been depletions of about 3 to 4 percent, he explained.

"So that would be very bad," Melott told SPACE.com. "You'd see extinctions. You might see food chain collapses in the oceans, might see agricultural crises with starvation."

Gamma ray bursts would also trigger smog formation that could blot out sunlight and rain down acid. However, at 8,000 light-years away, "there's probably not a large enough effect there for much of a darkening effect," Melott estimated. "It'd probably cut off 1 or 2 percent of total sunlight. It might cool the climate somewhat, but it wouldn't be a catastrophic ice age kind of thing."

Cosmic ray danger

One unknown about gamma ray bursts is how many particles they spew as cosmic rays.

"Normally the gamma ray bursts we see are so far away that magnetic fields out in the universe deflect any cosmic rays we might observe from them, but if a gamma ray burst was pretty close, any high-energy particles would blast right through the galaxy's magnetic field and hit us," Melott said. "Their energies would be so high, they would arrive at almost the same time as the light burst."

"The side of the Earth facing the gamma ray burst would experience something like getting irradiated by a not-too-distant nuclear explosion, and organisms on that side might see radiation sickness. And the cosmic rays would make the atmospheric effects of a gamma ray burst worse," Melott added. "But we just don't know how many cosmic rays gamma ray bursts emit, so that's a danger that's not really understood."

It remains uncertain just how wide the beams of energy that gamma ray bursts release are. However, any cone of devastation from the pinwheel would likely be several hundred square light-years wide by the time it reached Earth, Melott estimated. Tuthill told SPACE.com "it would be pretty much impossible to for anyone to get far enough to be out of the beam in a spaceship if it really is coming our way."

Still, Tuthill noted this pinwheel might not be the death of us.

"There are still plenty of uncertainties &mdash the beam could pass harmlessly to the side if we are not exactly on the axis, and nobody is even sure if stars like WR 104 are capable of producing a fully-fledged gamma-ray burst in the first place," he explained.

Future research should focus on whether WR 104 really is pointed at Earth and on better understanding how supernovae produce gamma ray bursts.

Melott and others have speculated that gamma ray bursts might have caused mass extinctions on Earth. But when it comes to whether this pinwheel might pose a danger to us, "I would worry a lot more about global warming," Melott said.


Painstaking Pulsar Measurements That Took 14 Years Just Confirmed General Relativity

After 14 years of staring at a dead star, astronomers have once again confirmed Einstein's theory of general relativity. PSR J1906+0746, a pulsar 25,000 light-years away, slightly wobbles as it spins - an effect that could see its pulses disappear from our sky in less than a decade.

It's called precession, a phenomenon predicted by general relativity that has only ever been observed in very few pulsars. The new findings could help us set a limit on the number of binary pulsars in the galaxy, in turn helping us figure out the expected rate of binary neutron star collisions.

Pulsars are perhaps the most useful stars in the sky. They are rapidly spinning neutron stars with jets of bright radio waves emitting from their magnetic poles. As they spin, these beams can sweep past Earth, depending how the star is oriented: a bit like a lighthouse.

They're also incredibly precise, with rotations that can be predicted up to millisecond scales. These so-called millisecond pulsars can keep such precise time that they could guide future space navigation.

But even the majority of pulsars - ones that don't have that millisecond level of precision - are still useful, particularly for tests of general relativity. That's because, according to general relativity, pulsars in binary systems should have a slight axial wobble (think of a slowing-down spinning top). This is axial precession.

Since neutron stars are so dense - 1.4 times the mass of the Sun, packed down into a stellar core just 20 kilometres (12 miles) in diameter - their gravitational intensity is expected to warp space-time.

When the spin orientation isn't aligned properly with the orientation of the binary orbit, this should pull the pulsar's spin into an axial precession. Such misalignment is thought to be caused by, for example, an asymmetric supernova explosion.

So, as the pulsar wobbles on its axis, we should be able to detect changes in its pulse profile.

When PSR J1906+0746 was discovered in 2004, it showed two distinct twisted, or polarised, emissions (beams) per rotation. However, when a team of astronomers led by Gregory Desvignes from the Max Planck Institute for Radio Astronomy went looking in the archival data collected by the Parkes Observatory radio telescope, they found just one beam.

To figure out what was going on with their study subject, between 2005 and 2009 using the Nançay and Arecibo radio telescopes, and between 2012 to 2018 using Arecibo, the team monitored PSR J1906+0746.

When they started observing the star in 2005, they saw both beams per rotation that had been detected in 2004. Gradually, the beam from the star's north pole became weaker by 2016, it had disappeared entirely.

The team predicted that the polarisation data contained information about the precession of the pulsar. They modelled this data, extending it back in time 50 years, and then compared it to the observational data from the pulsar.

It matched, with an uncertainty level of just five percent, perfectly matching the predictions of general relativity - as well as predictions about the polarisation properties of pulsars published 50 years ago by Venkatraman Radhakrishnan and David Cooke.

The team also realised that Earth's line-of-sight had crossed the pulsar's magnetic pole in a north-to-south direction, meaning they could map the pulsar beam - which in turn allowed them to determine the proportion of the sky illuminated by the beam.

This helps estimate the number of neutron star binaries in the galaxy, which can help determine how many of them should be colliding, producing gravitational waves.

And their model didn't just work backwards. Seeing how it fit the observational data meant they could predict forwards, too. The team believes that the southern beam is also going to disappear from view, sometime around 2028.

It should reappear sometime between 2070 and 2090, with the northern beam reappearing between 2085 and 2105.

"Pulsars can provide tests of gravity that cannot be done in any other way," said astronomer Ingrid Stairs from the University of British Columbia. "This is one more beautiful example of such a test."


Katso video: Tiedelinja: Saako tätä tutkia? (Tammikuu 2022).