Astronomer har utvecklat en ny teknik för att exakt bestämma åldrarna på millisekund pulsars, de snabbast snurrande stjärnorna i universum. Standardmetoden för att uppskatta pulsaråldrar är känd för att ge opålitliga resultat, speciellt för de snabbspinnande millisekund pulsars, säger Bülent Kiziltan, en doktorand i astronomi och astrofysik vid University of California Sant a Cruz. "En exakt bestämning av pulsaråldrar är av grundläggande betydelse, eftersom det har förgreningar för att förstå bildningen och utvecklingen av pulsars, fysiken hos neutronstjärnor och andra områden," sade han.
Kiziltan har arbetat med Stephen Thorsett, professor i astronomi och astrofysik vid UCSC, för att studera utvecklingen av millisekund pulsars. Han presenterade sina resultat vid American Astronomical Society-mötet i Pasadena på måndag 8 juni.
En pulsar är en snabbt roterande neutronstjärna, den kollapsade kärnan som kvarstår efter att en massiv stjärna exploderar som en supernova. Pulsaren avger strålar av radiovågor (såväl som röntgenstrålar och gammastrålar) från magnetpolerna i neutronstjärnan. Eftersom magnetpolarna inte är i linje med stjärnans spinnaxel sveper strålarna runt som en fyrtorn och skickar pulser av radiovågor mot observatörer på jorden. Perioden mellan varje puls med radiovågor motsvarar neutronstjärns rotationshastighet.
”I de flesta fall är den enda informationen vi har radiopulsen vi får från dessa kompaktstjärnor. Från dessa pulser försöker vi bestämma åldrar, massor och omloppsparametrar - verkligen en mycket utmanande uppgift, ”sa Kiziltan.
Vanliga pulsarer tenderar att rotera några gånger per sekund, och de saknar gradvis med åldern och blir så småningom svaga för att upptäcka. Millisekund pulsars roterar emellertid hundratals tid per sekund. De uppnår dessa extraordinära spinnhastigheter genom att dra in material från en binär följeslagare, en process som överför vinkelmoment från följeslagaren till pulsaren.
"Denna spin-up-process är i huvudsak som att ge HLR till en död eller döende pulsar, vilket ger det en andra hyresavtal på livet," sade Kiziltan.
Standardmetoden för att bestämma en "pulsars" ålder för "pulsar" är baserad på två parametrar: perioden mellan pulser och hastigheten med vilken de långsammare. Kiziltan och Thorsett visade att denna metod kan överskatta eller underskatta en pulsars ålder med en faktor 10 när den tillämpas på millisekund pulsars.
För att förbättra noggrannheten i standardtekniken införlivade de ytterligare begränsningar som uppstår från spin-up-processen och fysiska gränser för den maximala rotationsperioden. "Vi ändrade åldersberäkningarna för att överensstämma med dessa begränsningar och visade att detta tillvägagångssätt kan uppnå uppskattningar närmare pulsars sanna ålder," sade Kiziltan.
De visar att i vissa fall millisekund pulsars som verkar vara unga faktiskt kan vara flera miljarder år äldre. I andra fall kan unga millisekund pulsars efterlikna egenskaperna hos pulsars som är lika gamla som själva galaxen.
Källor: AAS, UCSC
