Pulsarväg under cirka 2,5 miljoner år. Bildkredit: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF Klicka för förstoring
En snabb, superdensig neutronstjärna fick på något sätt en kraftfull "kick" som driver den helt ut ur vår Vintergatan i det kalla enorma intervallet i intergalaktiska rymden. Dess upptäckt är förbryllande astronomer som använde National Science Foundation: s Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop för att direkt mäta den snabbaste hastigheten som hittills hittats i en neutronstjärna.
Neutronstjärnan är resterna av en massiv stjärna som föddes i stjärnbilden Cygnus som exploderade för ungefär två och en halv miljon år sedan i en titanisk explosion känd som en supernova. Ultraspecifika VLBA-mätningar av dess avstånd och rörelse visar att det är på väg att oundvikligen lämna vår Galaxy.
"Vi vet att supernovaexplosioner kan ge en kick till den resulterande neutronstjärnan, men den enorma hastigheten för detta objekt pressar gränserna för vår nuvarande förståelse," sade Shami Chatterjee från National Radio Astronomy Observatory (NRAO) och Harvard-Smithsonian Centrum för astrofysik. "Denna upptäckt är mycket svår för de senaste modellerna av supernovakärnkollaps att förklara," tillade han.
Chatterjee och hans kollegor använde VLBA för att studera pulsaren B1508 + 55, cirka 7700 ljusår från jorden. Med ultrasharp-radiovisionen av den kontinentbredda VLBA kunde de exakt mäta både avståndet och hastigheten på pulsaren, en snurrande neutronstjärna som avger kraftfulla strålar av radiovågor. Plottning av dess rörelse bakåt pekade på en födelseort bland grupper av jättestjärnor i stjärnbilden Cygnus - stjärnor så massiva att de oundvikligen exploderar som supernovaer.
"Detta är den första direkta mätningen av en neutronstjärnans hastighet som överstiger 1 000 kilometer per sekund," sade Walter Brisken, en NRAO-astronom. ”De flesta tidigare uppskattningar av neutronstjärnhastigheter berodde på utbildade gissningar om deras avstånd. Med den här har vi en exakt, direkt mätning av avståndet, så vi kan mäta hastigheten direkt, ”sade Brisken. VLBA-mätningarna visar att pulsaren rör sig på nästan 1100 kilometer (mer än 670 miles) per sekund - cirka 150 gånger snabbare än en kretsande rymdfärja. Vid denna hastighet kan den resa från London till New York på fem sekunder.
För att mäta pulsars avstånd måste astronomerna upptäcka en "vingling" i sin position orsakad av jordens rörelse runt solen. Den "vinglingen" var ungefär längden på en basebollträ sett från månen. Sedan, med det bestämda avståndet, kunde forskarna beräkna pulsars hastighet genom att mäta dess rörelse över himlen.
"Rörelsen som vi mätte med VLBA var ungefär lika med att titta på en hemmaklubb i Boston's Fenway Park från en plats på månen," förklarade Chatterjee. ”Det tog dock nästan 22 månader att pulsaren visade så mycket uppenbar rörelse. VLBA är det bästa möjliga teleskopet för att spåra så små uppenbara rörelser. ”
Stjärnans antagna födelseplats bland jättestjärnor i stjärnbilden Cygnus ligger inom Vintergatan, en spiralgalax. De nya VLBA-observationerna indikerar att neutronstjärnan nu är på väg bort från Vintergatan med tillräckligt med hastighet för att ta den helt ut ur galaxen. Sedan supernovaexplosionen för nästan två och en halv miljon år sedan har pulsaren rört sig över ungefär en tredjedel av natthimlen sett från jorden.
"Vi har tänkt länge att supernovaexplosioner kan ge en kick till den resulterande neutronstjärnan, men de senaste datormodellerna för denna process har inte producerat hastigheter någonstans nära det vi ser i detta objekt," sade Chatterjee. ”Detta innebär att modellerna måste kontrolleras och eventuellt korrigeras för att redogöra för våra observationer,” sade han.
"Det finns också några andra processer som kan lägga till den hastighet som produceras av supernova-sparken, men vi måste undersöka mer noggrant för att dra några fasta slutsatser," sa Wouter Vlemmings från Jodrell Bank Observatory i Storbritannien och Cornell University i USA
Observationerna av B1508 + 55 var en del av ett större projekt för att använda VLBA för att mäta avstånd och rörelser för många pulsars. "Detta är det första resultatet av detta långsiktiga projekt, och det är ganska spännande att ha något så spektakulärt att komma så tidigt," sade Brisken. VLBA-observationerna gjordes vid radiofrekvenser mellan 1,4 och 1,7 GigaHertz.
Chatterjee, Vlemmings och Brisken arbetade med Joseph Lazio från Naval Research Laboratory, James Cordes från Cornell University, Miller Goss från NRAO, Stephen Thorsett från University of California, Santa Cruz, Edward Fomalont från NRAO, Andrew Lyne och Michael Kramer, båda av Jodrell Bank Observatory. Forskarna presenterade sina resultat i 1 september-numret av Astrophysical Journal Letters.
VLBA är ett system med tio radioteleskopantenner, var och en med en skål 25 meter (82 fot) i diameter och väger 240 ton. Från Mauna Kea på den stora ön Hawaii till St. Croix i de amerikanska Jungfruöarna, sträcker sig VLBA mer än 5 000 mil, vilket ger astronomer den skarpaste visionen för ett teleskop på jorden eller i rymden.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) har sitt huvudkontor i Cambridge, Massachusetts, och är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare organiserade i sju forskningsavdelningar studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: CfA News Release
