Astronomowie używający teleskopu Green Bank (GBT) odkryli słabe sygnały radiowe od liczącego sobie 820 lat pulsara. Czyni go to najmłodszym znanym obiektem tego typu. Odkrycie przesuwa naprzód granicę czułości radioteleskopów i pozwoli uczonym przeprowadzać obserwacje zmierzające do lepszego zrozumienia jak ewoluuje ten typ gwiazd.

Odpowiedzi na ważne pytania dotyczące pulsarów mogą być znalezione dzięki długoterminowemu monitorowaniu obiektów takich jak ten, który ostatnio odkryliśmy” – powiedział Fernando Camilo z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku. – “Młode pulsary występują bardzo rzadko i możliwość badania jednego z nich w promieniowaniu radiowym pozwoli na zrozumienie kluczowych faktów dotyczących ich ewolucji i działania.“. Rezultaty badań wykonanych w dniach 22-23 lutego bieżącego roku zostały ostatnio opublikowane w czasopiśmie “Astrophysical Journal Letters”.

Uczeni od dawna podejrzewali, że pulsar – szybko wirująca, supergęsta gwiazda neutronowa – powstała, kiedy gwiazda-olbrzym zakończyła swój żywot w postaci potężnego wybuchu gwiazdy supernowej zaobserwowanej pod koniec lata 1181 roku (wzmianki o tym wydarzeniu znaleźć można w chińskich i japońskich zapiskach historycznych). Przez ostatnich 20 lat astronomowie badali pozostałość po tej supernowej (oznaczonej 3C58 i położonej 10 tysięcy lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Kasjopei) i poszukiwali pulsów tego stosunkowo niedawno narodzonego pulsara. Pod koniec 2001 roku dane z kosmicznego teleskopu rentgenowskiego Chandra potwierdziły jego istnienie, lecz wymagały one dodatkowych badań za pomocą radioteleskopów.

Źródła historyczne pozwalały nam wierzyć, a obserwacje rentgenowskie dały nam pewność, że gwiazda rzeczywiście tam jest” – mówi Camilo. – “Jednak mimo wielokrotnych prób, nikt nie był w stanie zaobserwować jakiegokolwiek sygnału radiowego od niej, ponieważ sygnały te, jak się okazało, były niesamowicie słabe“. Dla porównania – promieniowanie radiowe tego pulsara jest 250 razy słabsze niż to, które dociera od pulsara w Mgławicy Krab (pozostałość po wybuchu gwiazdy supernowej zaobserwowanym w 1054 roku przez Chińczyków).

Nowy radiowy teleskop o średnicy 105 metrów zlokalizowany w zachodniej Wirginii w USA.

Chociaż wiedzieliśmy czego szukamy, musieliśmy skorzystać z nowego radioteleskopu w Green Bank z jego doskonałą czułością i lokalizacją w strefie ciszy radiowej, aby dokonać tego odkrycia” – wyjaśnia Camilo.

Pulsar powstaje, gdy masywna gwiazda wyczerpie zapas paliwa jądrowego i umiera w potężnym wybuchu zwanym supernową. Zewnętrzne warstwy takiej gwiazdy odrzucane są w przestrzeń kosmiczną i są często widoczne jako rozszerzający się obłok gorącego gazu. Jądro gwiazdy o masie 40 procent większej od masy Słońca zapada się pod wpływem własnej grawitacji do kuli o średnicy kilkunastu kilometrów złożonej głównie z neutronów. Te obiekty o największej określonej gęstości we Wszechświecie zwykle rodzą się, obracając się bardzo szybko (szybkość obrotu wzrasta na skutek zachowania momentu pędu kurczącego się obiektu). Nowo odkryty pulsar (oznaczony PSR J0205+6449) obraca się obecnie 15 razy w ciągu sekundy.

Obracająca się gwiazda neutronowa posiada bardzo silne pola elektryczne i magnetyczne, które rozpędzają elektrony i inne cząstki elementarne. Cząstki te powodują powstanie wiązek fal radiowych, promieniowania X i innych rodzajów fal elektromagnetycznych. Jeśli w czasie obrotu pulsara wiązki te zahaczają o Ziemię, pulsar zdaje się mrugać niczym latarnia morska. Kiedy pulsar starzeje się, powoli zwalnia, tracąc energię ruchu obrotowego. Po kilku milionach lat nie jest już w stanie generować fal radiowych i “wyłącza się”.

Dzięki odkryciu tego pulsara w zakresie promieniowania radiowego, astronomowie mogą teraz śledzić jego ewolucję z większą dokładnością niż dzięki teleskopom rentgenowskim zainstalowanym na satelitach. Będzie można badać mechanizm emisji fal radiowych oraz własności ośrodka międzygwiazdowego pomiędzy Ziemią i pulsarem.

Odkrycie tak młodego pulsara jest jak kopalnia złota” – zauważa Camilo. – “Możemy bardzo precyzyjnie mierzyć, jak szybkość jego obrotu zmienia się z czasem i wywnioskować stąd, co powoduje spadek prędkości obrotowej. Będzie można również porównać obserwacje radiowe z obserwacjami rentgenowskimi i dowiedzieć się, w jaki dokładnie sposób obiekt ten generuje i wysyła energię“.

Uczeni spodziewają się również, że radioteleskop GBT pozwoli na odkrycie innych słabych pulsarów, które dotychczas umykały obserwacjom. GBT jest największym na świecie, całkowicie sterowalnym radioteleskopem. Został uruchomiony 25 sierpnia 2000 roku.

Autor

Michał Matraszek