Konstnärens intryck av en pulsar som "äter" en följeslagare. Bildkredit: ESA Klicka för förstoring
ESA: s integrerade rymdobservatorium, tillsammans med NASA: s Rossi X-ray Timing Explorer-rymdskepp, har hittat en snabbspinnande pulsar i processen att sluka sin följeslagare.
Denna upptäckt stöder teorin om att de snabbast snurrande isolerade pulsarsna får det snabbt genom att kannibalisera en närliggande stjärna. Gas som slipps från följeslagaren bränsle pulsars acceleration. Detta är den sjätte pulsaren som är känd i ett sådant arrangemang, och det representerar en "springbricka" i utvecklingen av långsammare spinnande binära pulsarer till snabbare snurrande isolerade pulsars.
"Vi kommer till den punkten där vi kan titta på vilken snabbspinnande, isolerad pulsar som helst och säga:" Den där killen brukade ha en följeslagare ", säger Dr Maurizio Falanga, som ledde de integrerade observationerna, vid kommissariatet? l'Energie Atomique (CEA) i Saclay, Frankrike.
‘Pulsars’ är roterande neutronstjärnor, som skapas i stjärnexplosioner. De är resterna av stjärnor som en gång var minst åtta gånger massivare än solen. Dessa stjärnor innehåller fortfarande ungefär massan av vår sol som komprimeras till en sfär på bara cirka 20 kilometer tvärs över.
Denna pulsar, kallad IGR J00291 + 5934, tillhör en kategori "röntgen-millisekund pulsars", som pulsar med röntgenstrålningen flera hundra gånger per sekund, en av de snabbaste kända. Den har en period på 1,67 millisekunder som är mycket mindre än de flesta andra pulsars som roterar en gång med några sekunder.
Neutronstjärnor föds snabbt och snurrar i kollaps av massiva stjärnor. De saknar gradvis efter några hundra tusen år. Neutronstjärnor i binära stjärnsystem kan emellertid vända denna trend och påskynda med hjälp av följeslagaren.
För första gången någonsin har denna påskyndning observerats i lagen. "Vi har nu direkt bevis för att stjärnan snurrar snabbare medan han kannibaliserar sin följeslagare, något som ingen någonsin sett förut för ett sådant system," sade Dr Lucien Kuiper från Nederländska Institutet för rymdforskning (SRON) i Utrecht.
En neutronstjärna kan ta bort gas från sin följeslagare i en process som kallas 'ackretion'. Gasflödet till neutronstjärnan gör att stjärnan snurrar snabbare och snabbare. Både gasflödet och det kraschar på neutronstjärnytan frigör mycket energi i form av röntgen- och gammastrålning.
Neutronstjärnor har ett så starkt gravitationsfält att ljus som går förbi stjärnan ändrar sin riktning med nästan 100 grader (i jämförelse ljus som passerar vid solen avböjs av en vinkel som är 200 tusen gånger mindre). "Denna" gravitationsböjning "gör att vi kan se stjärnans baksida," påpekar Juri Poutanen, professor i Uleåborgs universitet.
"Detta objekt var ungefär tio gånger mer energiskt än vad som vanligtvis observeras för liknande källor," sade Falanga. "Endast någon typ av monster avger från dessa energier, vilket motsvarar en temperatur på nästan en miljard grader."
Från ett tidigare integrerat resultat drog forskare fram att eftersom neutronstjärnan har ett starkt magnetfält kan laddade partiklar från dess följeslagare kanaliseras längs magnetfältlinjerna tills de smälter in i neutronstjärnan vid en av dess magnetpoler och bildar "heta punkter" '. De mycket höga temperaturerna som Integral har sett uppstår från denna mycket heta plasma över tillträdesfläckarna.
IGR J00291 + 5934 upptäcktes av Integral under en rutinmässig avsökning av himlen den 2 december 2004, i ytterytorna i vår Vintergalax, när den plötsligt blossade. Dagen efter klockade forskare noggrant neutronstjärnan med Rossi X-ray Timing Explorer.
Rossi-observationer avslöjade att följeslagaren redan är en bråkdel av storleken på vår sol, kanske så liten som 40 Jupiter-massor. Den binära omloppsbana är 2,5 timmar lång (i motsats till det år långa jorden-solbanan). Det hela systemet är mycket snävt; båda stjärnorna är så nära att de kommer att passa in i solens radie. Dessa detaljer stöder teorin om att de två stjärnorna är tillräckligt nära för att tillträde kan äga rum och att den följeslagna stjärnan blir kannibaliserad.
”Anslutningen förväntas upphöra efter en miljard år eller så,” sade Dr Duncan Galloway från Massachusetts Institute of Technology, USA, ansvarig för Rossi-observationerna. "Denna Integral-Rossi-upptäckt ger mer bevis på hur pulsars utvecklas från en fas till en annan - från en initialt långsamt snurrande binär neutronstjärna som avger hög energi, till en snabbt snurrande isolerad pulsar som avger i radiovåglängder."
Upptäckten är den första i sitt slag för Integral (fyra av de fem snabbt snurrande röntgenpulserna upptäcktes av Rossi). Detta böter väl i den kombinerade sökningen efter dessa sällsynta objekt. Integrals känsliga detektorer kan identifiera relativt svaga och avlägsna källor, och så, vetande var man ska titta, kan Rossi tillhandahålla tidsinformation genom en dedikerad observation som sträcker sig över hela två veckors period av det typiska utbrottet.
Originalkälla: ESA Portal
