För första gången har NASA: s Fermi Gamma-ray Space Telescope upptäckt en ny grupp av pulsars med bara deras gammastråleutsläpp, i frånvaro av radiosignaler strålade till jorden. De 16 nya föremålen rapporteras i veckans utgåva av Science Express, i en studie baserad från University of California i Santa Cruz.
En pulsar är en snabbt snurrande neutronstjärna, den täta kärnan som lämnas kvar efter en supernovaexplosion. De flesta av de 1 800 kända pulsarserna hittades genom deras periodiska radioutsläpp.
"Det här är de första pulsars som någonsin upptäckts av gammastrålar, och vi har redan hittat 16", sa medförfattaren Robert Johnson, en UC Santa Cruz-fysiker. "Förekomsten av en stor population av radiostilla pulsarer misstänktes före detta, men tills Fermi lanserades var det bara en radiostilla pulsar som kändes och det upptäcktes först i röntgenstrålar."
Av de 16 gammastrålpulserna är 13 förknippade med oidentifierade gammastrålekällor som detekterats tidigare av EGRET-instrumentet på Compton Gamma-ray Observatory. EGRET upptäckte nästan 300 gammastrålningskällor, men kunde inte upptäcka pulsationer från dessa källor, varav de flesta har förblivit oidentifierade, säger Pablo Saz Parkinson, också en SCIPP-postdoktor och motsvarande författare till uppsatsen.
"Det har varit en långvarig fråga vad som kan driva de oidentifierade källorna, och de nya Fermi-resultaten säger att många av dem är pulsare," sade Saz Parkinson. "Dessa fynd ger oss också viktiga ledtrådar om mekanismen för pulsarutsläpp."
En pulsar avger smala strålar av radiovågor från magnetpolerna i neutronstjärnan, och strålarna sveper runt som en fyrfyr eftersom magnetpolerna inte är i linje med stjärnans rotationsaxel. Om radiostrålen saknar jorden, kan pulsaren inte detekteras av radioteleskop. Fermis förmåga att upptäcka så många radiostilla gammastrålpulser indikerar att gammastrålarna släpps ut i en stråle som är bredare och mer fläktliknande än radiostrålen.
Teamet identifierade gammastrålpulsars i data från Fermis Large Area Telescope (LAT). Marcus Ziegler, en postdoktorisk forskare vid UC Santa Cruz och motsvarande författare till uppsatsen, sa att detektering av gammastrålpulsationer från en typisk källa kräver veckor eller månader med data från LAT.
"Från den svagaste pulsaren vi studerade ser LAT bara två gammastrålfotoner per dag," sade Ziegler.
De mycket intensiva magnetiska och elektriska fälten i en pulsar påskyndar laddade partiklar till nästan ljusets hastighet, och dessa partiklar är slutligen ansvariga för gammastråleutsläpp.
Eftersom stjärnornas rotation driver utsläppen långsammare isolerade pulsars när de åldras och förlorar energi. Men en binär följeslagare kan mata material till en pulsar och snurra det upp till en rotationshastighet på 100 till 1 000 gånger per sekund. Dessa kallas millisekund pulsars, och Fermi-forskare upptäckte gammastrålpulsationer från åtta millisekund pulsars som tidigare upptäcktes vid radiovåglängder. Dessa resultat rapporteras i en andra studie som också publicerades i 2 juli-utgåvan av Science Express.
"Fermi har verkligen enastående kraft för att upptäcka och studera gammastrålepulsars," sa Paul Ray från Naval Research Laboratory i Washington. ”Sedan Compton Gamma Ray-observatoriet för ett decennium sedan dog, har vi undrat om arten av oidentifierade gammastrålekällor som det upptäckte i vår galax. Dessa studier från Fermi lyfter slöjan på många av dem. ”
Huvudbildtexter: Denna karta med all himmel visar positionerna för 16 nya pulsars (gul) och åtta millisekund pulsars (magenta) som studerats med Fermis LAT. Kredit: NASA / DOE / Fermi LAT-samarbete
källor: Vetenskap och UC Santa Cruz, via EurekAlert.
