Όταν ένα αστέρι εξαντλεί το πυρηνικό του καύσιμο προς το τέλος της διάρκειας ζωής του, υφίσταται βαρυτική κατάρρευση και ρίχνει τα εξωτερικά του στρώματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια υπέροχη έκρηξη γνωστή ως σουπερνόβα, η οποία μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας, ενός πάλσαρ ή ενός λευκού νάνου. Και παρά τις δεκαετίες παρατήρησης και έρευνας, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλοί επιστήμονες που δεν γνωρίζουν για αυτά τα φαινόμενα.
Ευτυχώς, οι συνεχείς παρατηρήσεις και τα βελτιωμένα όργανα οδηγούν σε κάθε είδους ανακαλύψεις που προσφέρουν πιθανότητες για νέες πληροφορίες. Για παράδειγμα, μια ομάδα αστρονόμων με το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας (NRAO) και τη NASA παρατήρησαν πρόσφατα ένα pulsar "cannonball" που επιταχύνεται από το σουπερνόβα που πιστεύεται ότι το δημιούργησε. Αυτό το εύρημα παρέχει ήδη πληροφορίες για το πώς τα pulsars μπορούν να πάρουν ταχύτητα από μια σουπερνόβα.
Το pulsar, που ονομάζεται PSR J0002 + 6216 (J0002), βρίσκεται περίπου 6.500 έτη φωτός από τη Γη. Αρχικά ανακαλύφθηκε το 2017 από πολίτες επιστήμονες που εργάζονται για ένα έργο που ονομάζεται [email protected], το οποίο βασίζεται σε εθελοντές για την ανάλυση δεδομένων από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα της NASA (FGST). Αυτό το έργο ήταν υπεύθυνο για την ανακάλυψη 23 πάλσαρ μέχρι στιγμής.
Ωστόσο, ήταν ιδιαίτερα σημαντική αυτή η ανακάλυψη. Από τότε που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά, μια ομάδα με επικεφαλής τον Frank Schinzel του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας (NRAO) πραγματοποίησε παρακολούθηση ραδιοφωνικών παρατηρήσεων χρησιμοποιώντας το Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) στο Νέο Μεξικό. Αυτά έδειξαν ότι το pulsar είχε μια ουρά σοκαρισμένων σωματιδίων και μαγνητικής ενέργειας που εκτείνεται πίσω από 13 έτη φωτός.
Ακόμα πιο ενδιαφέρον ήταν το γεγονός ότι αυτή η ουρά έδειχνε προς το κέντρο ενός υπολείμματος σουπερνόβα που βρίσκεται 53 έτη φωτός πίσω του (CTB 1). Αυτή η ουρά ήταν το αποτέλεσμα της ταχείας κίνησης του πάλσαρ μέσω του διαστρικού αερίου, το οποίο είχε ως αποτέλεσμα κύματα κρούσης που παράγουν μαγνητική ενέργεια και επιταχυνόμενα σωματίδια στο πέρασμα του. Όπως εξήγησε ο Shinzel σε πρόσφατο δελτίο τύπου της NASA:
«Χάρη στη στενή ουρά που μοιάζει με βελάκι και την τυπική γωνία θέασης, μπορούμε να εντοπίσουμε αυτό το pulsar κατευθείαν πίσω στη γενέτειρά του. Η περαιτέρω μελέτη αυτού του αντικειμένου θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς αυτές οι εκρήξεις είναι σε θέση να «κλωτσήσουν» τα αστέρια νετρονίων σε τόσο μεγάλη ταχύτητα ».
Στηριζόμενη στα δεδομένα του Fermi, η ομάδα μπόρεσε να μετρήσει πόσο γρήγορα και σε ποια κατεύθυνση κινείται το pulsar. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω μιας τεχνικής γνωστής ως «χρονισμός πάλσαρ», όπου οι ακτίνες γάμμα που αναβοσβήνουν με κάθε περιστροφή του πάλσαρ (στην περίπτωση του J0002, 8,7 φορές το δευτερόλεπτο) χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της κίνησης.
Από αυτό, η ομάδα διαπίστωσε ότι το J0002 ταξίδευε με ταχύτητα περίπου 1125 km / s (700 mps) ή 4 εκατομμύρια km / h (2,5 εκατομμύρια mph). Στο παρελθόν, οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει πάλσαρ να ταξιδεύουν με υψηλές ταχύτητες, αλλά με μέση ταχύτητα που ήταν περίπου πέντε φορές πιο αργή - 240 km / s (150 mps). Όπως εξήγησε ο Dale Frail (ερευνητής από το NRAO που ήταν μέλος της ομάδας ανακάλυψης):
«Τα συντρίμμια έκρηξης στο υπόλοιπο σουπερνόβα αρχικά επεκτάθηκαν γρηγορότερα από την κίνηση του πάλσαρ. Ωστόσο, τα συντρίμμια επιβραδύνθηκαν από τη συνάντησή του με το αδύναμο υλικό στον διαστρικό χώρο, οπότε το πάλσαρ μπόρεσε να το πιάσει και να το προσπεράσει ».
Η ομάδα αποφάσισε επίσης ότι το pulsar θα είχε τελικά πιάσει το διαστελλόμενο κέλυφος που δημιουργήθηκε από την σουπερνόβα. Στην αρχή, τα αναπτυσσόμενα συντρίμμια της σουπερνόβα θα κινούνταν προς τα έξω πιο γρήγορα από το J0002, αλλά μετά από περίπου 5000 χιλιάδες χρόνια, η αλληλεπίδραση του κελύφους με το διαστρικό αέριο το επιβράδυνε σταδιακά. Μέχρι 10.000 χρόνια, κάτι που βλέπουν τώρα οι αστρονόμοι, το pulsar βρισκόταν πολύ έξω από το κέλυφος.
Ενώ οι αστρονόμοι γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό ότι οι πάλσαρ μπορούν να κλωτσήσουν με ταχύτητα από τις εκρήξεις σουπερνόβα που τις δημιουργούν, παραμένουν ασαφείς ως προς το πώς συμβαίνει αυτό. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι οι αστάθειες στο αστέρι που καταρρέουν θα μπορούσαν να είχαν δημιουργήσει μια πυκνή, αργή κίνηση περιοχή της ύλης που άρχισε να τραβά το αστέρι νετρονίων, επιταχύνοντας σταδιακά μακριά από το κέντρο της έκρηξης.
«Αυτό το pulsar κινείται αρκετά γρήγορα ώστε τελικά θα ξεφύγει από τον Γαλαξία μας,» είπε ο Frail. «Έχουν προταθεί πολλοί μηχανισμοί για την παραγωγή του κλωτσού Αυτό που βλέπουμε στο PSR J0002 + 6216 υποστηρίζει την ιδέα ότι οι υδροδυναμικές αστάθειες στην έκρηξη του σουπερνόβα ευθύνονται για την υψηλή ταχύτητα αυτού του πάλσαρ. "
Κοιτάζοντας μπροστά, η ομάδα σχεδιάζει να πραγματοποιήσει επιπλέον παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το VLA, το πολύ μακρύ βασικό πίνακα του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος (VLBA) και το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA. Αυτές οι επακόλουθες ενέργειες ελπίζουμε ότι θα παρέχουν περισσότερες ενδείξεις για το πώς αυτός ο πάλσαρ πήρε τόσο μεγάλη ταχύτητα, κάτι που θα μπορούσε να συμβάλει στην επίλυση κάποιου από το μυστήριο που εξακολουθεί να περιβάλλει τις εκρήξεις σουπερνόβα.
Αυτά τα αποτελέσματα κοινοποιήθηκαν πρόσφατα στη 17η συνεδρίαση της Υψηλής Ενέργειας Αστροφυσικής (HEAD) της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας, η οποία πραγματοποιήθηκε από τις 17 έως τις 21 Μαρτίου στο Monterey της Καλιφόρνια. Αποτελούν επίσης αντικείμενο μελέτης που εξετάζεται για δημοσίευση στο τελευταίο τεύχος του Η Αστροφυσική Εφημερίδα Γράμματα.
