Kaikkien aikojen hitain neutronitähti löytyy kosmisesta hautausmaalta

"Tähtien hautausmaalta" tuleva epätavallinen sykkivä radiosignaali voisi olla todiste uudesta neutronitähtien luokasta, arvioi kansainvälinen tutkijaryhmä. Pulsarisignaali tulee 53 miljoonaa vuotta vanhasta neutronitähdestä, joka pyörii kerran 76 sekunnissa – mikä tekee tästä hitain pyörivä neutronitähti koskaan havaitusta. Tähdelle on annettu nimi PSR J0901-4046, ja sen löysi MeerKAT radioteleskooppi Etelä-Afrikassa.

Neutronitähti on esine, jonka massa on samanlainen kuin Auringon, mutta joka on painunut painovoiman vaikutuksesta halkaisijaltaan noin 20 kilometriin. Kulmamomentti säilyy, kun tähti puristuu kokoon, mikä tarkoittaa, että tähden pyörimisnopeus kasvaa – aivan kuten pyörivä taitoluistelija kiihtyy, kun hän vetää kätensä sisään.

Pyörivien neutronitähtien tiedetään lähettävän radioaaltosäteitä, jotka näkyvät pulsseina maan päällä oleville tarkkailijoille. Radioemissioprosessia ohjaa tähden pyöriminen, ja tämä energiansiirto lopulta hidastaa pyörimistä pisteeseen, jossa päästöjen odotetaan loppuvan.

Odottamaton pulsaatio

"Tässä löydössä on yllättävää, että se sijaitsee neutronitähtien hautausmaalla. Se tekee siitä erityisen", selittää Manisha Caleb Sydneyn yliopistossa, joka oli hankkeen johtava tutkija. ”Emme odota radiopulsaatioita tällä alueella. Tämä löytö on avannut kokonaisen tutkimattoman alueen, jolta emme olleet aiemmin etsineet neutronitähtiä.

"Tämä on tähän mennessä hitain tunnettu neutronitähti", lisää Caleb, joka on artikkelin johtava kirjoittaja Luontoympäristö  joka kuvaa löytöä. "Se tosiasia, että se lähettää radioaaltoja, haastaa neutronitähtien ikääntymisen aliarvioinnin."

Hitain aiemmin havaitun neutronitähden jakso on 23.5 s, mikä tarkoittaa, että tämä uusi löytö on noin kolme kertaa hitaampi. PSR J0901–4046 näyttää olevan vähintään seitsemän erilaista pulssityyppiä, joista osa on vahvasti jaksollisia. Tätä pulssityyppien monimuotoisuutta ei ole tutkijoiden mukaan koskaan ennen nähty.

Kvasijaksolliset pulssit

"Mikään muu tunnettu neutronitähti ei osoita tällaista vaihtelua. "Kvasijaksollinen" pulssityyppi voi johtua neutronitähden seismisistä värähtelyistä tai värähtelyistä - jotka voivat olla tärkeitä vihjeitä emissiomekanismille, joka tuottaa näitä purskeita", Caleb sanoo. "Tämä on uuden neutronitähtiluokan alku. Se, miten tai liittyykö se muihin luokkiin, on vielä tutkimatta."

Caleb, entinen Manchesterin yliopistosta, selittää, että havainto sisälsi enemmän kuin vähän onnea. "Se, että lähde on "päällä" vain noin 0.5 % pyörimisjaksosta, tarkoittaa, että olimme erittäin onnekkaita, että säde leikkaa maan", hän sanoi. "Meiltä saattaa hyvinkin puuttua koko joukko näitä esineitä, joiden olemassaolosta emme tienneet tähän asti."

"Pulsarit ovat neutronitähtiä, joiden magneettisista navoista lähtee säteilysäteitä, jotka pyyhkäisevät maapallon poikki pyöriessään, jolloin tähtitieteilijät voivat havaita ne sarjana säännöllisiä pulsseja", julkaisun toinen kirjoittaja. Luontoympäristö paperi ja Oxfordin yliopiston astrofyysikko, Ian Heywood, Kertoi Fysiikan maailma. "Voimme käyttää radioteleskooppeja ajoittamaan tällaisten neutronitähtien pyörimisen äärimmäisen tarkasti, mikä tekee pulsareista erittäin satunnaisia ​​​​resursseja astrofysiikan ja perusfysiikan monien näkökohtien testaamiseen."

Satunnaista ja perustavanlaatuista

Heywood lisää, että kaksi perusasiaa, joita tutkijat voivat havaita neutronitähdistä, ovat niiden pyörimisnopeus ja nopeus, jolla tämä pyöriminen hidastuu.

"Neutronitähtiä koskevat teoriat ennustavat, että joillakin näiden kahden arvon yhdistelmillä radiosäteily sammuu ja säteet katoavat", hän sanoo. "Se, että näemme tämän kohteen radiosäteilyn niin pitkän pyörimisjakson aikana, haastaa jotkin näistä teorioista."

Heywood huomauttaa, että PSR J0901–4046:n pyörimisnopeuden ja hidastuvuuden arvot – joita kutsutaan teknisesti sen parametriavaruudeksi – merkitsevät sitä uutena.

"Eri luokat sykkiviä neutronitähtiä miehittävät melko erillisiä alueita parametriavaruudessa, ja tämä löytö työntyy kohti alueita, jotka eivät sisällä yhtään tunnettua neutronitähtiluokkaa", Heywood selittää. "Ehkä se ei ole uusi neutronitähtien luokka, vaan ymmärryksemme nykyisestä tunnetusta populaatiosta on puutteellinen. Joka tapauksessa tämä löytö kyseenalaistaa ymmärryksemme tämäntyyppisistä esineistä."

Tutkijat sanovat, että hyödyntämällä täysin MeerKATin tietoja ja yhdistämällä kaukoputken MeerTRAP- ja ThunderKAT-projektien havainnointitekniikat, he toivovat voivansa etsiä lisää kohteita, kuten PSR J0901–4046.

"Näiden neutronitähtien lisääminen voi osoittautua elintärkeäksi ymmärtääksemme galaktista neutronitähtipopulaatiota", Caleb päättää.