NASA's Chandra vangt Pulsar in X-ray Speed ​​Trap

[univers]

Een jonge pulsar flitst door de Melkweg met een snelheid van meer dan een miljoen mijl per uur. Deze stellaire speedster, getuige van NASA's Chandra X-ray Observatory, is een van de snelste objecten in zijn soort ooit gezien. Dit resultaat leert astronomen meer over hoe sommige van de grotere sterren hun leven beëindigen.

Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren die worden gevormd wanneer sommige massieve sterren geen brandstof meer hebben, instorten en exploderen. Deze pulsar racet door de overblijfselen van de supernova-explosie die hem heeft veroorzaakt, G292.0+1.8 genaamd, op ongeveer 20.000 lichtjaar van de aarde.

"We zagen direct de beweging van de pulsar in röntgenstralen, iets wat we alleen konden doen met Chandra's zeer scherpe zicht", zegt Xi Long van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), die het onderzoek leidde. "Omdat het zo ver weg is, moesten we het equivalent van de breedte van een kwart op ongeveer 25 mijl afstand meten om deze beweging te zien."

Om deze ontdekking te doen, vergeleken de onderzoekers Chandra-afbeeldingen van G292.0+1,8 genomen in 2006 en 2016. Uit de verandering in positie van de pulsar over een periode van 10 jaar, berekenden ze dat hij minstens 1,4 miljoen mijl per uur beweegt van het centrum van de supernovarest linksonder. Deze snelheid is ongeveer 30% hoger dan een eerdere schatting van de snelheid van de pulsar die gebaseerd was op een indirecte methode, door te meten hoe ver de pulsar zich van het centrum van de explosie bevindt.

De nieuw vastgestelde snelheid van de pulsar geeft aan dat G292.0+1,8 en zijn pulsar aanzienlijk jonger kunnen zijn dan astronomen eerder dachten. Xi en zijn team schatten dat G292.0+1,8 ongeveer 2000 jaar geleden zou zijn geëxplodeerd, gezien vanaf de aarde, in plaats van 3000 jaar geleden zoals eerder berekend. Verschillende beschavingen over de hele wereld registreerden op dat moment supernova-explosies, wat de mogelijkheid openstelde dat G292.0+1,8 direct werd waargenomen.

"We hebben maar een handvol supernova-explosies waaraan ook een betrouwbaar historisch record is gekoppeld", zegt co-auteur Daniel Patnaude, ook van de CfA, "dus we wilden controleren of G292.0+1.8 hieraan kan worden toegevoegd. groep."

G292.0+1,8 bevindt zich echter onder de horizon voor de meeste beschavingen op het noordelijk halfrond die hem mogelijk hebben waargenomen, en er zijn geen geregistreerde voorbeelden van een waargenomen supernova op het zuidelijk halfrond in de richting van G292.0+1,8.



Naast meer te weten te komen over de leeftijd van G292.0+1,8, onderzocht het onderzoeksteam ook hoe de supernova de pulsar zijn krachtige kick gaf. Er zijn twee hoofdmogelijkheden, beide met betrekking tot materiaal dat niet gelijkmatig in alle richtingen door de supernova wordt uitgeworpen. Een mogelijkheid is dat neutrino's die bij de explosie worden geproduceerd asymmetrisch uit de explosie worden uitgestoten, en de andere is dat het puin van de explosie asymmetrisch wordt uitgestoten. Als het materiaal een voorkeursrichting heeft, wordt de pulsar in de tegenovergestelde richting geschopt vanwege het natuurkundige principe dat het behoud van momentum wordt genoemd.

De hoeveelheid asymmetrie van neutrino's die nodig is om de hoge snelheid in dit laatste resultaat te verklaren, zou extreem zijn, wat de verklaring ondersteunt dat asymmetrie in het explosieafval de pulsar zijn kick gaf. Dit komt overeen met een eerdere waarneming dat de pulsar in de tegenovergestelde richting beweegt van het grootste deel van het röntgenstraling-emitterende gas.

De energie die door deze explosie aan de pulsar werd gegeven, was gigantisch. Hoewel de pulsar slechts ongeveer 10 mijl in doorsnede is, is de massa 500.000 keer die van de aarde en reist hij 20 keer sneller dan de snelheid van de aarde om de zon.

"Deze pulsar is ongeveer 200 miljoen keer energieker dan de beweging van de aarde rond de zon", zegt co-auteur Paul Plucinsky, ook van CfA. "Het lijkt zijn krachtige kick te hebben gekregen alleen omdat de supernova-explosie asymmetrisch was."

De werkelijke snelheid door de ruimte zal waarschijnlijk hoger zijn dan 1,4 miljoen mijl per uur, omdat de beeldvormingstechniek alleen beweging van links naar rechts meet, in plaats van langs onze gezichtslijn naar de pulsar. Een onafhankelijke Chandra-studie van G292.0+1,8 onder leiding van Tea Temim van Princeton University suggereert dat de snelheid langs de zichtlijn ongeveer 800.000 mijl per uur is, wat een totale snelheid van 1,6 miljoen mijl per uur oplevert. Een paper waarin dit werk wordt beschreven, werd onlangs geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal.

De onderzoekers konden zo'n kleine verschuiving meten omdat ze Chandra's hoge-resolutiebeelden combineerden met een zorgvuldige techniek om de coördinaten van de pulsar en andere röntgenbronnen te controleren met behulp van precieze posities van de Gaia-satelliet van de European Space Agency.

Het nieuwste werk van Xi en team op G292.0+1.8 werd gepresenteerd op de 240e bijeenkomst van de American Astronomical Society-bijeenkomst in Pasadena, Californië. De resultaten worden ook besproken in een paper dat is geaccepteerd in ApJ en online beschikbaar is . https://arxiv.org/abs/2205.07951

https://www.nasa.gov/mission_pages/chan ... -trap.html