Cea mai lentă stea cu neutroni a fost găsită în cimitirul cosmic

Un semnal radio pulsatoriu neobișnuit care iese dintr-un „cimitir stelar” ar putea fi o dovadă pentru o nouă clasă de stele neutronice, potrivit unei echipe internaționale de oameni de știință. Semnalul pulsarului vine de la o stea neutronică veche de 53 de milioane de ani care se rotește o dată la 76 de secunde, ceea ce face ca aceasta să fie cea mai lentă stea de neutroni care se rotește vreodată. Steaua a fost desemnată PSR J0901-4046 și a fost găsită de către MeerKAT radiotelescop în Africa de Sud.

O stea neutronică este un obiect cu o masă similară cu Soarele, dar a fost strivită de gravitație până la un diametru de aproximativ 20 km. Momentul unghiular se păstrează pe măsură ce steaua este comprimată, ceea ce înseamnă că viteza de rotație a stelei crește - la fel ca și cum o patinatoare artistică care se învârte, accelerează atunci când își trage brațele înăuntru.

Stelele neutronice rotative sunt bine cunoscute pentru a difuza fascicule de unde radio care apar ca impulsuri pentru observatorii de pe Pământ. Procesul de emisie radio este condus de rotația stelei și acest transfer de energie încetinește în cele din urmă rotația până la punctul în care se așteaptă să se oprească emisiile.

Pulsații neașteptate

„Ceea ce este surprinzător la această descoperire este că se află în cimitirul stelelor neutronice. Asta o face specială”, explică Manisha Caleb la Universitatea din Sydney, care a fost cercetător principal al proiectului. „Nu ne așteptăm la nicio pulsație radio în această regiune. Această descoperire a deschis o întreagă regiune neexplorată în care nu am căutat până acum stele neutronice.”

„Aceasta este cea mai lentă stea neutronică cunoscută până acum”, adaugă Caleb, care este autorul principal al unei lucrări în Natura Astronomie  care descrie descoperirea. „Faptul că emite unde radio ne pune în discuție înțelegerea modului în care stelele cu neutroni îmbătrânesc.”

Cea mai lentă stea cu neutroni observată anterior are o perioadă de 23.5 s, ceea ce înseamnă că această nouă descoperire este de aproximativ trei ori mai lentă. PSR J0901–4046 pare să aibă cel puțin șapte tipuri de impulsuri diferite, dintre care unele sunt puternic periodice. Această diversitate de tipuri de puls este ceva despre care cercetătorii spun că nu a mai fost văzut până acum.

Pulsuri cvasiperiodice

„Nici o altă stea neutronică cunoscută nu prezintă această varietate. Tipul de puls „cvasiperiodic” s-ar putea datora vibrațiilor seismice sau oscilațiilor stelei neutronice – care ar putea fi indicii importante pentru mecanismul de emisie care produce aceste explozii”, spune Caleb. „Acesta este începutul unei noi clase de stele neutronice. Cum sau dacă are legătură cu alte clase nu a fost încă explorat.”

Caleb, fost de la Universitatea din Manchester, explică că observația a implicat mai mult decât puțină noroc. „Faptul că sursa este „pornită” doar pentru aproximativ 0.5% din perioada de rotație înseamnă că am fost foarte norocoși ca fasciculul să fi intersectat Pământul”, a spus ea. „Este posibil să ne lipsească o întreagă populație de aceste obiecte despre care nici nu știam că există până acum.”

„Pulsarii sunt stele de neutroni cu fascicule de radiații care ies din polii lor magnetici care mătură Pământul în timp ce se rotesc, permițând astronomilor să le detecteze ca o serie de impulsuri regulate”, co-autor al studiului. Natura Astronomie lucrare și astrofizician la Universitatea din Oxford, Ian Heywood, a declarat pentru Lumea fizicii. „Putem folosi radiotelescoape pentru a cronometra rotația unor astfel de stele neutronice cu o precizie extremă, făcând pulsarii resurse extrem de fortuite pentru testarea numeroaselor aspecte ale astrofizicii și fizicii fundamentale.”

Fortuit și fundamental

Heywood adaugă că două dintre lucrurile fundamentale pe care cercetătorii le pot observa despre stelele neutronice sunt rata de rotație a acestora și viteza cu care această rotație încetinește.

„Teoriile despre stelele neutronice prevăd că, pentru unele combinații ale acestor două valori, emisia radio se va opri și fasciculele vor dispărea”, spune el. „Faptul că vedem emisii radio de la acest obiect cu o perioadă de rotație atât de lungă provoacă unele dintre aceste teorii.”

Heywood subliniază că valorile vitezei de rotație și încetinire a lui PSR J0901–4046 - denumite din punct de vedere tehnic spațiul parametrilor - îl marchează ca ceva nou.

„Diferitele clase de stele neutronice pulsante ocupă regiuni destul de distincte ale spațiului parametrilor, iar această descoperire se îndreaptă către regiuni care nu conțin nicio clasă cunoscută de stele neutronice”, explică Heywood. „Poate că nu este o nouă clasă de stele neutronice, ci mai degrabă înțelegerea noastră a populației actuale cunoscute este incompletă. Oricum, această descoperire pune la îndoială înțelegerea noastră despre acest tip de obiect.”

Cercetătorii spun că, exploatând pe deplin datele de la MeerKAT și combinând tehnicile de observație ale proiectelor MeerTRAP și ThunderKAT ale telescopului, speră să caute mai multe obiecte precum PSR J0901–4046.

„Găsirea mai multor dintre aceste stele neutronice s-ar putea dovedi vitală pentru înțelegerea noastră a populației de stele neutronice galactice”, conchide Caleb.