Ένα Aging Pulsar έχει συλλάβει έναν νέο σύντροφο και γυρίζει ξανά

Όταν τα τεράστια αστέρια φτάσουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους, εκρήγνυνται σε μια τεράστια σουπερνόβα και πέταξαν το μεγαλύτερο μέρος του υλικού τους. Αυτό που μένει είναι ένα "milliscond pulsar", ένα εξαιρετικά πυκνό αστέρι νετρονίων υψηλής μαγνητικότητας που περιστρέφεται γρήγορα και εκπέμπει δέσμες ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τελικά, αυτά τα αστέρια χάνουν την περιστροφική τους ενέργεια και αρχίζουν να επιβραδύνονται, αλλά μπορούν να επιταχυνθούν ξανά με τη βοήθεια ενός συντρόφου.

Σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων παρακολούθησε αυτό το σπάνιο γεγονός όταν παρατηρούσε ένα εξαιρετικά αργό πάλσαρ που βρίσκεται στον γειτονικό γαλαξία Andromeda (XB091D). Τα αποτελέσματα της μελέτης τους έδειξαν ότι αυτό το πάλσαρ επιταχύνθηκε τα τελευταία ένα εκατομμύριο χρόνια, κάτι που πιθανότατα είναι το αποτέλεσμα ενός συλληφθέντος συντρόφου που έκτοτε αποκαθιστά την ταχεία περιστροφική του ταχύτητα.

Συνήθως, όταν ένα πάλσαρ συνδυάζεται με ένα συνηθισμένο αστέρι, το αποτέλεσμα είναι ένα δυαδικό σύστημα που αποτελείται από ένα πάλσαρ και έναν λευκό νάνο. Αυτό συμβαίνει αφού το pulsar τραβήξει τα εξωτερικά στρώματα ενός άστρου, μετατρέποντάς το σε λευκό νάνο. Το υλικό από αυτά τα εξωτερικά στρώματα σχηματίζει στη συνέχεια ένα δίσκο συσσώρευσης γύρω από το πάλσαρ, ο οποίος δημιουργεί ένα «θερμό σημείο» που ακτινοβολεί έντονα στο φάσμα ακτίνων Χ και όπου οι θερμοκρασίες μπορούν να φτάσουν στα εκατομμύρια των βαθμών.

Η ομάδα διευθύνεται από τον Ιβάν Ζολοτουχίν του Αστρονομικού Ινστιτούτου του Στέρνμπεργκ στο κρατικό πανεπιστήμιο Lomonosov της Μόσχας (MSU) και περιελάμβανε αστρονόμους από το Πανεπιστήμιο της Τουλούζης, το Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF) και το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα με τον τίτλο «Η πιο αργή περιστροφική ακτινογραφία Pulsar σε ένα εξωγαλακτικό σφαιρικό σμήνος».

Όπως αναφέρουν στο έγγραφό τους, η ανίχνευση αυτού του pulsar κατέστη δυνατή χάρη στα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το διαστημικό παρατηρητήριο XMM-Newton από το 2000-2013. Αυτή τη στιγμή, η XMM-Newton έχει συγκεντρώσει πληροφορίες για περίπου 50 δισεκατομμύρια φωτόνια ακτίνων Χ, τα οποία έχουν συνδυαστεί από αστρονόμους στο Lomosov MSU σε μια ανοιχτή ηλεκτρονική βάση δεδομένων.

Αυτή η βάση δεδομένων επέτρεψε στους αστρονόμους να ρίξουν μια πιο προσεκτική ματιά σε πολλά αντικείμενα που είχαν ανακαλυφθεί προηγουμένως. Αυτό περιλαμβάνει το XB091D, ένα πάλσαρ με χρονικό διάστημα δευτερολέπτων (γνωστό και ως «δεύτερο πάλσαρ») που βρίσκεται σε ένα από τα παλαιότερα σφαιρικά σμήνη αστεριών στον γαλαξία της Ανδρομέδας. Ωστόσο, η εύρεση των φωτογραφιών ακτίνων Χ που θα τους επέτρεπε να χαρακτηρίσουν το XB091D δεν ήταν εύκολη υπόθεση. Όπως εξήγησε ο Ivan Zolotukhin σε δελτίο τύπου MSU:

«Οι ανιχνευτές στο XMM-Newton ανιχνεύουν μόνο ένα φωτόνιο από αυτό το pulsar κάθε πέντε δευτερόλεπτα. Επομένως, η αναζήτηση πάλσαρ μεταξύ των εκτεταμένων δεδομένων XMM-Newton μπορεί να συγκριθεί με την αναζήτηση βελόνας σε άχυρα. Στην πραγματικότητα, για αυτήν την ανακάλυψη έπρεπε να δημιουργήσουμε εντελώς νέα μαθηματικά εργαλεία που μας επέτρεψαν να αναζητήσουμε και να εξαγάγουμε το περιοδικό σήμα. Θεωρητικά, υπάρχουν πολλές εφαρμογές για αυτήν τη μέθοδο, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βρίσκονται εκτός της αστρονομίας. "

Με βάση συνολικά 38 παρατηρήσεις XMM-Newton, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτό το pulsar (που ήταν το μόνο γνωστό pulsar του είδους του πέρα ​​από τον γαλαξία μας εκείνη την εποχή), βρίσκεται στα πρώτα στάδια της «αναζωογόνησης». Εν ολίγοις, οι παρατηρήσεις τους έδειξαν ότι το pulsar άρχισε να επιταχύνεται πριν από λιγότερο από 1 εκατομμύριο χρόνια. Αυτό το συμπέρασμα βασίστηκε στο γεγονός ότι το XB091D είναι ο πιο αργός περιστρεφόμενος σφαιρικός σφυγμός πάλσαρ που ανακαλύφθηκε μέχρι σήμερα.

Το αστέρι νετρονίων ολοκληρώνει μια περιστροφή σε 1,2 δευτερόλεπτα, η οποία είναι περισσότερο από 10 φορές πιο αργή από την προηγούμενη θήκη δίσκων. Από τα δεδομένα που παρατήρησαν, μπόρεσαν επίσης να χαρακτηρίσουν το περιβάλλον γύρω από το XB091D. Για παράδειγμα, διαπίστωσαν ότι το pulsar και το δυαδικό ζεύγος του βρίσκονται σε ένα εξαιρετικά πυκνό σφαιρικό σύμπλεγμα (B091D) στον γαλαξία της Ανδρομέδας - περίπου 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Αυτό το σύμπλεγμα εκτιμάται ότι είναι 12 δισεκατομμύρια χρόνια και περιέχει εκατομμύρια παλιά, εξασθενημένα αστέρια. Είναι σύντροφος, εν τω μεταξύ, είναι ένα αστέρι ηλιακής μάζας 0,8 και το ίδιο το δυαδικό σύστημα έχει περίοδο περιστροφής 30,5 ώρες. Και σε περίπου 50.000 χρόνια, εκτιμούν ότι ο πάλσαρ θα επιταχυνθεί επαρκώς για μια ακόμη φορά να μετρηθεί η περιστροφική περίοδος στα χιλιοστά του δευτερολέπτου - δηλαδή ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου.

Είναι ενδιαφέρον ότι η τοποθεσία του XB910D σε αυτήν την απέραντη περιοχή των άστρων με υψηλή πυκνότητα είναι αυτή που του επέτρεψε να συλλάβει έναν σύντροφο πριν από 1 εκατομμύριο χρόνια και να ξεκινήσει τη διαδικασία «αναζωογόνησης». Όπως εξήγησε ο Zolotukhin:

«Στον γαλαξία μας, δεν παρατηρούνται τέτοια αργά pulsars ακτίνων Χ σε 150 γνωστά σφαιρικά σμήνη, επειδή οι πυρήνες τους δεν είναι αρκετά μεγάλοι και πυκνοί για να σχηματίσουν στενά δυαδικά αστέρια με αρκετά υψηλό ρυθμό. Αυτό δείχνει ότι ο πυρήνας συμπλέγματος B091D, με εξαιρετικά πυκνή σύνθεση αστεριών στο XB091D, είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν του συνηθισμένου συμπλέγματος. Αντιμετωπίζουμε λοιπόν ένα μεγάλο και μάλλον σπάνιο αντικείμενο - με ένα πυκνό κατάλοιπο ενός μικρού γαλαξία που κάποτε κατέφαγε ο γαλαξίας της Ανδρομέδας. Η πυκνότητα των αστεριών εδώ, σε μια περιοχή που είναι περίπου 2,5 έτη φωτός, είναι περίπου 10 εκατομμύρια φορές υψηλότερη από ό, τι στην περιοχή του Ήλιου. "