Astronomen haben den hellsten Radiopulsar außerhalb unserer Galaxis entdeckt

Wenn ein Stern explodiert und in einer Supernova stirbt, beginnt er eine Art neues Leben.

Pulsare sind die extrem schnell rotierenden Objekte, die übrig bleiben, nachdem massereiche Sterne ihren Treibstoffvorrat erschöpft haben. Sie sind extrem dicht, mit einer sonnenähnlichen Masse, die in einer Region von der Größe einer Großstadt zusammengepfercht ist.

Pulsare senden von ihren Polen Strahlen aus Radiowellen aus. Während diese Strahlen über die Erde streichen, können wir schnelle Impulse bis zu Hunderten von Malen pro Sekunde erkennen. Mit diesem Wissen sind Wissenschaftler immer auf der Suche nach neuen Pulsaren innerhalb und außerhalb unserer Milchstraßengalaxie.

In der Forschung veröffentlicht diese Woche in der Astrophysical Journal, Wir beschreiben detailliert unsere Erkenntnisse über den leuchtendsten Radiopulsar, der jemals außerhalb der Milchstraße entdeckt wurde.

Dieser Pulsar mit dem Namen PSR J0523-7125 befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke – einer unserer nächsten Nachbargalaxien – und ist mehr als zehnmal heller als alle anderen Radiopulsare außerhalb der Milchstraße. Es könnte sogar heller sein als diejenigen darin.

Warum wurde PSR J0523-7125 nicht schon früher entdeckt?

Es sind mehr als 3,300 Radiopulsare bekannt. Davon befinden sich 99 Prozent in unserer Galaxie. Viele wurden mit dem berühmten Parkes-Radioteleskop des CSIRO entdeckt. Murriyang, in New South Wales.

Außerhalb unserer Galaxie, in den Magellanschen Wolken, wurden etwa 30 Radiopulsare gefunden. Mehr wissen wir bisher nicht ferne Galaxien.

Astronomen suchen nach Pulsaren, indem sie in den Daten von Radioteleskopen nach ihren charakteristischen sich wiederholenden Signalen suchen. Dies ist eine rechenintensive Aufgabe. Meistens funktioniert es, aber diese Methode kann manchmal fehlschlagen, wenn der Pulsar ungewöhnlich ist: z. B. sehr schnell, sehr langsam oder (in diesem Fall) wenn der Puls sehr breit ist.

Ein sehr breiter Puls reduziert das charakteristische „Flackern“, nach dem Astronomen suchen, und kann das Auffinden des Pulsars erschweren. Wir wissen jetzt, dass PSR J0523-7125 einen extrem breiten Strahl hat und daher der Entdeckung entgangen ist.

Die Große Magellansche Wolke wurde in den letzten 50 Jahren mehrmals vom Parkes-Teleskop erforscht, und dennoch wurde dieser Pulsar nie gesichtet. Wie konnten wir es also finden?

In ASKAP-Daten taucht ein ungewöhnliches Objekt auf

Pulsarstrahlen können stark zirkular polarisiert sein, was bedeutet, dass sich das elektrische Feld der Lichtwellen beim Durchgang der Wellen in einer kreisförmigen Bewegung dreht Raum. Solche zirkular polarisierten Signale sind sehr selten und werden normalerweise nur von Objekten mit sehr starken Magnetfeldern wie Pulsaren oder Zwergsternen emittiert.

Wir wollten ungewöhnliche Pulsare lokalisieren, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu identifizieren sind, und machten uns daher daran, sie durch die gezielte Erkennung zirkular polarisierter Signale zu finden.

Unsere Augen können nicht zwischen polarisiertem und unpolarisiertem Licht unterscheiden. Aber das ASKAP-Radioteleskop, das der australischen nationalen Wissenschaftsagentur CSIRO gehört und von ihr betrieben wird, hat das Äquivalent von polarisierte Sonnenbrille, die zirkular polarisierte Ereignisse erkennen kann.

Beim Betrachten der Daten aus unserem ASKAP Variablen und langsame Transienten (VAST) bemerkte ein Student ein zirkular polarisiertes Objekt in der Nähe des Zentrums der Großen Magellanschen Wolke. Darüber hinaus veränderte dieses Objekt im Laufe mehrerer Monate seine Helligkeit: eine weitere sehr ungewöhnliche Eigenschaft, die es einzigartig machte.

Dies war unerwartet und aufregend, da an dieser Position kein Pulsar oder Zwergstern bekannt war. Wir gingen davon aus, dass es sich bei dem Objekt um etwas Neues handeln musste. Wir haben es mit vielen verschiedenen Teleskopen und bei unterschiedlichen Wellenlängen beobachtet, um das Rätsel zu lösen.

Neben dem Parkes-Teleskop (Murriyang) nutzten wir auch das weltraumgestützte Teleskop Neil Gehrels Swift-Observatorium (um es bei Röntgenwellenlängen zu beobachten) und die Gemini-Teleskop in Chile (um es im Infrarotwellenlängenbereich zu beobachten). Dennoch haben wir nichts entdeckt.

Das Objekt könnte kein Stern sein, da Sterne im optischen und infraroten Licht sichtbar wären. Es war unwahrscheinlich, dass es sich um einen normalen Pulsar handelte, da die Pulse von Parkes entdeckt worden wären. Selbst das Gemini-Teleskop lieferte keine Antwort.

Letztlich wandten wir uns dem Neuen, Hochsensiblen zu MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika, im Besitz und betrieben vom South African Radio Astronomy Observatory. Beobachtungen mit MeerKAT ergaben, dass es sich bei der Quelle tatsächlich um einen neuen Pulsar, PSR J0523-7125, handelt, der sich mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Rotationen pro Sekunde dreht.

Unten sehen Sie das MeerKAT-Bild des Pulsars mit aufgesetzter (links) und ausgeschalteter polarisierter „Sonnenbrille“ (rechts). Wenn Sie den Schieberegler bewegen, werden Sie feststellen, dass PSR J0523-7125 das einzige helle Objekt ist, wenn die Brille aufgesetzt ist.

Unsere Analyse bestätigte auch seinen Standort innerhalb der Großen Magellanschen Wolke, etwa 160,000 Lichtjahre entfernt. Wir waren überrascht, dass PSR J0523-7125 mehr als zehnmal heller ist als alle anderen Pulsare in dieser Galaxie und möglicherweise der hellste Pulsar, der jemals gefunden wurde.

Was neue Teleskope können

Die Entdeckung von PSR J0523-7125 zeigt unsere Fähigkeit, mit dieser neuen Technik „fehlende“ Pulsare zu finden.

Durch die Kombination dieser Methode mit den Fähigkeiten von ASKAP und MeerKAT sollten wir in der Lage sein, andere Arten extremer Pulsare und vielleicht sogar andere unbekannte Objekte zu entdecken sind schwer zu erklären.

Extreme Pulsare sind eines der fehlenden Teile im riesigen Bild der Pulsarpopulation. Wir müssen mehr davon finden, bevor wir Pulsare im Rahmen der modernen Physik wirklich verstehen können.

Diese Entdeckung ist erst der Anfang. ASKAP hat nun seine Pilotstudien abgeschlossen und wird voraussichtlich noch in diesem Jahr seine volle Betriebskapazität erreichen. Dies wird den Weg für noch mehr Entdeckungen ebnen, wenn die globale BE Das (Quadratkilometer große) Teleskopnetzwerk beginnt in nicht allzu ferner Zukunft mit der Beobachtung.

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

Bildnachweis: Künstlerische Darstellung des PSR J0523-7125 in der Großen Magellanschen Wolke. Carl Knox, ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), Autor zur Verfügung gestellt

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• Quelle: https://singularityhub.com/2022/05/05/astronomers-discovered-the-brightest-radio-pulsar-outside-our-galaxy/