NASA's Fermi detecteert eerste gammastralingsverduisteringen van 'Spider'-stersystemen

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

NASA's Fermi detecteert eerste gammastralingsverduisteringen van 'Spider'-stersystemen

Bericht door univers » 27 jan 2023, 10:30

Afbeelding
NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope draait in een baan om de aarde in deze illustratie. Krediet: NASA's Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

Wetenschappers hebben de eerste gammastraalverduisteringen ontdekt van een speciaal type dubbelstersysteem met behulp van gegevens van NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope . Deze zogenaamde spider-systemen bevatten elk een pulsar - de superdichte, snel roterende overblijfselen van een ster die explodeerde in een supernova - die langzaam zijn metgezel erodeert.

Een internationaal team van wetenschappers doorzocht meer dan tien jaar aan Fermi-waarnemingen om zeven spinnen te vinden die deze verduisteringen ondergaan, die plaatsvinden wanneer de begeleidende ster met een lage massa vanuit ons gezichtspunt voor de pulsar passeert. Met de gegevens konden ze berekenen hoe de systemen kantelen ten opzichte van onze gezichtslijn en andere informatie.

"Een van de belangrijkste doelen voor het bestuderen van spinnen is om te proberen de massa's van de pulsars te meten", zegt Colin Clark, een astrofysicus aan het Max Planck Instituut voor Zwaartekrachtfysica in Hannover, Duitsland, die het werk leidde. "Pulsars zijn eigenlijk ballen van de dichtste materie die we kunnen meten. De maximale massa die ze kunnen bereiken, beperkt de fysica in deze extreme omgevingen, die op aarde niet kunnen worden gerepliceerd.”

Een paper over de studie werd op 26 januari gepubliceerd in Nature Astronomy.

Afbeelding
Een in een baan om de aarde draaiende ster begint zijn partner te verduisteren, een snel roterende, superdichte sterrest die in deze illustratie een pulsar wordt genoemd. De pulsar zendt lichtbundels met meerdere golflengten uit die in en uit het zicht roteren en produceert uitstromen die de naar de ster gerichte kant verwarmen, materiaal wegblazen en zijn partner eroderen.
Credits: NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet

Spinnensystemen ontwikkelen zich omdat één ster in een dubbelster sneller evolueert dan zijn partner. Wanneer de zwaardere ster supernova wordt, laat hij een pulsar achter . Dit stellaire overblijfsel zendt bundels licht uit met meerdere golflengten, waaronder gammastraling, die in en uit ons gezichtsveld vegen en pulsen creëren die zo regelmatig zijn dat ze de precisie van atoomklokken evenaren.

Al vroeg 'voedt' een spinpulsar zijn metgezel door een stroom gas weg te zuigen. Naarmate het systeem evolueert, stopt de voeding omdat de pulsar sneller begint te draaien, waardoor uitstromen van deeltjes en straling worden gegenereerd die de tegenoverliggende zijde van de metgezel oververhitten en eroderen.

Wetenschappers verdelen spinnensystemen in twee soorten, genoemd naar spinnensoorten waarvan de vrouwtjes soms hun kleinere partners opeten. Zwarte weduwen bevatten metgezellen met minder dan 5% van de massa van de zon. Redback-systemen herbergen grotere metgezellen, zowel qua grootte als massa, die tussen de 10% en 50% van de zon wegen.

"Vóór Fermi kenden we slechts een handvol pulsars die gammastraling uitzonden", zegt Elizabeth Hays, de Fermi-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Na meer dan een decennium van observaties heeft de missie meer dan 300 geïdentificeerd en een lange, bijna ononderbroken dataset verzameld die de gemeenschap in staat stelt baanbrekende wetenschap te bedrijven."

Onderzoekers kunnen de massa's van spinsystemen berekenen door hun baanbewegingen te meten. Waarnemingen met zichtbaar licht kunnen meten hoe snel de metgezel reist, terwijl radiometingen de snelheid van de pulsar onthullen. Deze zijn echter afhankelijk van beweging naar ons toe en van ons af. Voor een bijna face-on systeem zijn dergelijke veranderingen klein en mogelijk verwarrend. Dezelfde signalen kunnen ook worden geproduceerd door een kleiner, langzamer draaiend systeem dat vanaf de zijkant wordt gezien. Het kennen van de kanteling van het systeem ten opzichte van onze gezichtslijn is essentieel voor het meten van massa.

De hellingshoek wordt normaal gesproken gemeten met zichtbaar licht, maar deze metingen brengen enkele mogelijke complicaties met zich mee. Terwijl de metgezel in een baan om de pulsar draait, komt zijn oververhitte kant in en uit het zicht, waardoor een fluctuatie in zichtbaar licht ontstaat die afhangt van de kanteling. Astronomen leren echter nog steeds over het oververhittingsproces en modellen met verschillende verwarmingspatronen voorspellen soms verschillende pulsarmassa's.

Gammastralen worden echter alleen gegenereerd door de pulsar en hebben zoveel energie dat ze in een rechte lijn reizen, onaangetast door puin, tenzij ze worden geblokkeerd door de metgezel. Als gammastralen verdwijnen uit de dataset van een spinnensysteem, kunnen wetenschappers concluderen dat de metgezel de pulsar heeft verduisterd. Van daaruit kunnen ze de kanteling van het systeem in onze zichtlijn, de snelheden van de sterren en de massa van de pulsar berekenen.

PSR B1957+20, of kortweg B1957, was de eerste bekende zwarte weduwe, ontdekt in 1988. Eerdere modellen voor dit systeem, opgebouwd uit waarnemingen met zichtbaar licht, bepaalden dat het ongeveer 65 graden in onze gezichtslijn en de pulsar was gekanteld. massa was 2,4 keer die van de zon. Dat zou van B1957 de zwaarste bekende pulsar maken, die zich uitstrekt over de theoretische massalimiet tussen pulsar en zwart gat.

Door naar de Fermi-gegevens te kijken, vonden Clark en zijn team 15 ontbrekende gammastraalfotonen. De timing van de gammastralingspulsen van deze objecten is zo betrouwbaar dat 15 ontbrekende fotonen gedurende een decennium significant genoeg is om het team te laten vaststellen dat het systeem aan het verduisteren is. Vervolgens berekenden ze dat het binaire getal 84 graden helt en dat de pulsar slechts 1,8 keer zoveel weegt als de zon.

"Er is een zoektocht om enorme pulsars te vinden, en deze spinsystemen worden beschouwd als een van de beste manieren om ze te vinden", zegt Matthew Kerr, een co-auteur van het nieuwe artikel en onderzoeksfysicus aan het US Naval Research Laboratory in Washington. . “Ze hebben een heel extreem proces van massaoverdracht ondergaan van de begeleidende ster naar de pulsar. Zodra we deze modellen echt hebben afgesteld, weten we zeker of deze spinsystemen massiever zijn dan de rest van de pulsarpopulatie.”

De Fermi Gamma-ray Space Telescope is een samenwerking tussen astrofysica en deeltjesfysica, beheerd door Goddard. Fermi is ontwikkeld in samenwerking met het Amerikaanse ministerie van Energie, met belangrijke bijdragen van academische instellingen en partners in Frankrijk, Duitsland, Italië, Japan, Zweden en de Verenigde Staten.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... ar-systems
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie