Το πιο αργό αστέρι νετρονίων ποτέ βρίσκεται σε κοσμικό νεκροταφείο

Ένα ασυνήθιστο παλλόμενο ραδιοσήμα που αναδύεται από ένα «αστρικό νεκροταφείο» θα μπορούσε να είναι απόδειξη για μια νέα κατηγορία αστέρα νετρονίων, σύμφωνα με μια διεθνή ομάδα επιστημόνων. Το σήμα πάλσαρ προέρχεται από ένα αστέρι νετρονίων ηλικίας 53 εκατομμυρίων ετών που περιστρέφεται μία φορά κάθε 76 δευτερόλεπτα – καθιστώντας αυτό το πιο αργό περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Το αστέρι έχει χαρακτηριστεί PSR J0901-4046 και βρέθηκε από τον Σουρικάτα ραδιοτηλεσκόπιο στη Νότια Αφρική.

Ένα αστέρι νετρονίων είναι ένα αντικείμενο με μάζα παρόμοια με τον Ήλιο, αλλά έχει συνθλιβεί από τη βαρύτητα σε διάμετρο περίπου 20 km. Η γωνιακή ορμή διατηρείται καθώς το άστρο συμπιέζεται, πράγμα που σημαίνει ότι η ταχύτητα περιστροφής του αστεριού αυξάνεται – περίπου όπως το πώς μια περιστρεφόμενη καλλιτεχνική πατινάζ επιταχύνει όταν τραβάει τα χέρια της μέσα.

Τα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων είναι πολύ γνωστό ότι εκπέμπουν δέσμες ραδιοκυμάτων που εμφανίζονται ως παλμοί στους παρατηρητές στη Γη. Η διαδικασία ραδιοεκπομπής καθοδηγείται από την περιστροφή του αστεριού και αυτή η μεταφορά ενέργειας τελικά επιβραδύνει την περιστροφή στο σημείο όπου αναμένεται να σταματήσουν οι εκπομπές.

Απροσδόκητοι παλμοί

«Αυτό που προκαλεί έκπληξη σε αυτή την ανακάλυψη είναι ότι κατοικεί στο νεκροταφείο των άστρων νετρονίων. Αυτό το κάνει ξεχωριστό», εξηγεί Manisha Caleb στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, ο οποίος ήταν επικεφαλής ερευνητής στο έργο. «Δεν περιμένουμε ραδιοπαλμούς σε αυτή την περιοχή. Αυτή η ανακάλυψη άνοιξε μια ολόκληρη ανεξερεύνητη περιοχή όπου δεν είχαμε ψάξει για αστέρια νετρονίων πριν».

«Αυτό είναι το πιο αργό γνωστό αστέρι νετρονίων μέχρι σήμερα», προσθέτει ο Caleb, ο οποίος είναι ο κύριος συγγραφέας μιας εργασίας στο Φύση Αστρονομία  που περιγράφει την ανακάλυψη. «Το ίδιο το γεγονός ότι εκπέμπει ραδιοκύματα προκαλεί την υποτίμησή μας για το πώς γερνούν τα αστέρια νετρονίων».

Το πιο αργό αστέρι νετρονίων που εντοπίστηκε προηγουμένως έχει περίοδο 23.5 s, που σημαίνει ότι αυτό το νέο εύρημα είναι περίπου τρεις φορές πιο αργό. Το PSR J0901–4046 φαίνεται να έχει τουλάχιστον επτά διαφορετικούς τύπους παλμών, μερικοί από τους οποίους είναι έντονα περιοδικοί. Αυτή η ποικιλία των τύπων παλμών είναι κάτι που οι ερευνητές λένε ότι δεν έχει ξαναδεί.

Οιονείπεριοδικοί παλμοί

«Κανένα άλλο γνωστό αστέρι νετρονίων δεν παρουσιάζει αυτή την ποικιλία. Ο «οιονείπεριοδικός» τύπος παλμού θα μπορούσε να οφείλεται σε σεισμικές δονήσεις ή ταλαντώσεις του αστέρα νετρονίων — που θα μπορούσαν να είναι σημαντικές ενδείξεις για τον μηχανισμό εκπομπής που παράγει αυτές τις εκρήξεις», λέει ο Caleb. «Αυτή είναι η αρχή μιας νέας κατηγορίας άστρων νετρονίων. Το πώς ή αν σχετίζεται με άλλες τάξεις δεν έχει ακόμη διερευνηθεί."

Ο Caleb, πρώην από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, εξηγεί ότι η παρατήρηση περιελάμβανε κάτι περισσότερο από λίγη καλή τύχη. «Το γεγονός ότι η πηγή είναι «αναμμένη» μόνο για περίπου το 0.5% της περιόδου περιστροφής σημαίνει ότι ήμασταν πολύ τυχεροί που η δέσμη είχε διασταυρωθεί με τη Γη», είπε. «Μπορεί κάλλιστα να μας λείπει ένας ολόκληρος πληθυσμός από αυτά τα αντικείμενα που δεν γνωρίζαμε καν ότι υπήρχαν μέχρι τώρα».

«Τα πάλσαρ είναι αστέρια νετρονίων με δέσμες ακτινοβολίας που αναδύονται από τους μαγνητικούς πόλους τους που σαρώνουν τη γη καθώς περιστρέφονται, επιτρέποντας στους αστρονόμους να τους ανιχνεύσουν ως μια σειρά από κανονικούς παλμούς», συν-συγγραφέας του Φύση Αστρονομία χαρτί και αστροφυσικός του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, Ian Heywood, είπε στους Κόσμος Φυσικής. «Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ραδιοτηλεσκόπια για να χρονομετρήσουμε την περιστροφή τέτοιων άστρων νετρονίων με εξαιρετική ακρίβεια, καθιστώντας τα πάλσαρ εξαιρετικά τυχαίους πόρους για τη δοκιμή πολλών πτυχών της αστροφυσικής και της θεμελιώδης φυσικής».

Τυχαίο και θεμελιώδες

Ο Heywood προσθέτει ότι δύο από τα θεμελιώδη πράγματα που μπορούν να παρατηρήσουν οι ερευνητές σχετικά με τα αστέρια νετρονίων είναι ο ρυθμός περιστροφής τους και ο ρυθμός με τον οποίο αυτή η περιστροφή επιβραδύνεται.

«Οι θεωρίες για τα αστέρια νετρονίων προβλέπουν ότι για ορισμένους συνδυασμούς αυτών των δύο τιμών η εκπομπή ραδιοφώνου θα σταματήσει και οι δέσμες θα εξαφανιστούν», λέει. «Το γεγονός ότι βλέπουμε ραδιοεκπομπές από αυτό το αντικείμενο με τόσο μεγάλη περίοδο περιστροφής αμφισβητεί ορισμένες από αυτές τις θεωρίες».

Ο Heywood επισημαίνει ότι οι τιμές του ρυθμού περιστροφής και επιβράδυνσης του PSR J0901–4046 — που τεχνικά αναφέρεται ως χώρος παραμέτρων του — το επισημαίνουν ως κάτι νέο.

«Διαφορετικές κατηγορίες παλλόμενων άστρων νετρονίων καταλαμβάνουν αρκετά διακριτές περιοχές του χώρου παραμέτρων, και αυτή η ανακάλυψη ωθεί προς περιοχές που δεν περιέχουν καμία γνωστή κατηγορία άστρων νετρονίων», εξηγεί ο Heywood. «Ίσως δεν είναι μια νέα κατηγορία αστέρα νετρονίων, αλλά μάλλον η κατανόησή μας για τον τρέχοντα γνωστό πληθυσμό είναι ελλιπής. Είτε έτσι είτε αλλιώς, αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί την κατανόησή μας για αυτό το είδος αντικειμένου."

Οι ερευνητές λένε ότι αξιοποιώντας πλήρως τα δεδομένα από το MeerKAT και συνδυάζοντας τις τεχνικές παρατήρησης των έργων MeerTRAP και ThunderKAT του τηλεσκοπίου, ελπίζουν να αναζητήσουν περισσότερα αντικείμενα όπως το PSR J0901–4046.

«Η εύρεση περισσότερων από αυτά τα αστέρια νετρονίων θα μπορούσε να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για την κατανόησή μας για τον πληθυσμό των γαλαξιακών άστρων νετρονίων», καταλήγει ο Caleb.