Den nuvarande förståelsen av en pulsar. Klicka för att förstora
Astronomer har upptäckt en mycket ovanlig pulsar som verkar stänga av då och då. Denna pulsar bromsar sin rotationshastighet, men denna retardation ökar när den är aktiv. Denna bromsmekanism är relaterad till de kraftfulla radioutsläppen. Under sin aktiva fas tappas en vind av partiklar av och stjäl en del av dess rotationsenergi.
Astronomer som använder 76-m Lovell radioteleskop vid University of Manchester's Jodrell Bank Observatory har upptäckt en mycket konstig pulsar som hjälper till att förklara hur pulsarer fungerar som ”kosmiska klockor” och bekräftar teorier som framförts för 37 år sedan för att förklara hur pulsars utsänder deras regelbundna strålar av radiovågor - anses vara ett av de svåraste problemen i astrofysik. Deras forskning, nu publicerad i Science Express, avslöjar en pulsar som bara är 'på' för en del av tiden. Den konstiga pulsaren snurrar om sin egen axel och saktar ner 50% snabbare när den är 'på' jämfört med när den är 'av'.
Pulsars är täta, mycket magnetiserade neutronstjärnor som är födda i en våldsam explosion som markerar döden av massiva stjärnor. De fungerar som kosmiska fyrar när de projicerar en roterande stråle av radiovågor över galaxen. Dr Michael Kramer förklarar, ”Pulsars är en fysikers dröm. De är gjorda av den mest extrema materien som vi känner till i universum, och deras mycket stabila rotation gör dem till superexakta kosmiska klockor - men, pinsamt, vet vi inte hur dessa klockor fungerar. Denna upptäckt går långt mot att lösa detta problem. ”
Den nuvarande förståelsen av en pulsar. Den centrala neutronstjärnan är starkt magnetiserad och avger en radiostråle längs sin magnetiska axel, vilken lutar mot rotationsaxeln. Det starka magnetfältet leder så småningom till extraktion av partiklar från ytan och fyller den omgivande, så kallade magnetosfären med plasma. Storleken på magnetosfären ges av avståndet där plasmasomrotation når ljusets hastighet, den så kallade ljuscylindern. Plasma som skapar radioutsläpp lämnar så småningom ljuscylindern som en pulsarvind, som ger ett vridmoment på pulsaren, vilket bidrar med cirka 50% till dess observerade långsammare rotation.
Forskarteamet, under ledning av Dr Kramer, hittade en pulsar som bara är periodiskt aktiv. Det verkar som en normal pulsar i ungefär en vecka och "stängs sedan av" i ungefär en månad innan den avger pulser igen. Pulsaren, kallad PSR B1931 + 24, är unik i detta beteende och ger astronomer en möjlighet att jämföra dess tysta och aktiva faser. Eftersom det är tyst majoriteten av tiden är det svårt att upptäcka, vilket antyder att det kan finnas många andra liknande föremål som hittills har undkommit upptäckt.
Prof Andrew Lyne påpekar att ”Efter upptäckten av pulsars föreslog teoretiker att starka elektriska fält rippar partiklar ur neutronstjärnan i ett omgivande magnetiserat moln av plasma som kallas magnetosfären - men under nästan 40 år hade det inte funnits några sätt att testa om vår grundläggande förståelse var korrekt. ”
University of Manchester astronomer var glada när de upptäckte att denna pulsar saktar ner snabbare när pulsaren är på än när den är av. Dr Christine Jordan påpekar vikten av denna upptäckt, "Vi kan tydligt se att något träffar bromsarna när pulsaren är på."
Denna brytmekanism måste vara relaterad till radioutsläppet och processerna som skapar den och den ytterligare avmattningen kan förklaras av en vind av partiklar som lämnar pulsars magnetosfär och transporterar bort rotationsenergi. ”En sådan bromseffekt av pulsarvinden förväntades men nu har vi äntligen observationsbevis för det” tillägger Dr Duncan Lorimer.
Bromsmängden kan relateras till antalet laddningar som lämnar pulsarmagnetosfären. Dr Kramer förklarar deras överraskning när det konstaterades att det resulterande antalet var inom 2% av de teoretiska förutsägelserna. ”Vi blev verkligen chockade när vi såg dessa nummer på våra skärmar. Med tanke på pulsars komplexitet förväntade vi oss aldrig att magnetosfärteorin skulle fungera så bra. "
Prof Lyne sammanfattade resultatet: "Det är fantastiskt att vi efter nästan 40 år inte bara har hittat ett nytt, ovanligt, pulsärt fenomen utan också ett mycket oväntat sätt att bekräfta några grundläggande teorier om pulsars natur."
Originalkälla: PPARC-nyhetsmeddelande
