Kiedy gwiazda zużywa paliwo jądrowe pod koniec swojego życia, ulega zapadkowi grawitacyjnemu i zrzuca swoje zewnętrzne warstwy. Powoduje to wspaniałą eksplozję znaną jako supernowa, która może doprowadzić do powstania czarnej dziury, pulsara lub białego karła. I pomimo dziesięcioleci obserwacji i badań, wciąż wielu naukowców nie wie o tym zjawisku.
Na szczęście bieżące obserwacje i ulepszone instrumenty prowadzą do wszelkiego rodzaju odkryć, które dają szanse na nowe spostrzeżenia. Na przykład zespół astronomów z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i NASA niedawno zaobserwował pulsar „kuli armatniej” pędzący od supernowej, która, jak się uważa, stworzyła go. To odkrycie już zapewnia wgląd w to, jak pulsary mogą przyspieszyć z supernowej.
Pulsar, który jest oznaczony PSR J0002 + 6216 (J0002), znajduje się około 6500 lat świetlnych od Ziemi. Został pierwotnie odkryty w 2017 r. Przez obywateli-naukowców pracujących nad projektem o nazwie [chroniony przez e-mail], który polega na ochotnikach analizujących dane z kosmicznego teleskopu gamma-ray Fermi NASA (FGST). Ten projekt był dotychczas odpowiedzialny za odkrycie 23 pulsarów.
Jednak to szczególne odkrycie było szczególnie znaczące. Od czasu pierwszego odkrycia zespół kierowany przez Franka Schinzela z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) przeprowadził dalsze obserwacje radiowe przy użyciu bardzo dużej matrycy Karla G. Jansky'ego (VLA) w Nowym Meksyku. Pokazały one, że pulsar miał ogon wstrząsanych cząstek i energię magnetyczną, która rozciągała się za nim o 13 lat świetlnych.
Jeszcze bardziej interesujący był fakt, że ten ogon wskazywał na środek pozostałości supernowej znajdujący się za nim 53 lata świetlne (CTB 1). Ogon ten był wynikiem szybkiego ruchu pulsara przez gaz międzygwiezdny, co spowodowało fale uderzeniowe, które wytwarzają energię magnetyczną i przyspieszone cząsteczki. Jak wyjaśnił Shinzel w niedawnej informacji prasowej NASA:
„Dzięki wąskiemu strzałkowemu ogonowi i przypadkowemu kątowi widzenia możemy prześledzić ten pulsar z powrotem do jego miejsca urodzenia. Dalsze badania tego obiektu pomogą nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób te eksplozje mogą „kopać” gwiazdy neutronowe z tak dużą prędkością ”.
Opierając się na danych Fermi, zespół był w stanie zmierzyć, jak szybko i w jakim kierunku porusza się pulsar. Dokonano tego za pomocą techniki znanej jako „taktowanie pulsarowe”, w której do śledzenia ruchu wykorzystywane są błyski gamma, które występują przy każdym obrocie pulsara (w przypadku J0002 8,7 razy na sekundę).
Na podstawie tego zespół ustalił, że J0002 podróżuje z prędkością około 1125 km / s (700 m / s) lub 4 milionów km / h (2,5 mil / h). W przeszłości naukowcy obserwowali pulsary poruszające się z dużą prędkością, ale ze średnią prędkością, która była około pięć razy wolniejsza - 240 km / s (150 mps). Jak wyjaśnił Dale Frail (badacz z NRAO, który był częścią zespołu odkrywców):
„Szczątki po eksplozji w pozostałościach po supernowej pierwotnie rozszerzyły się szybciej niż ruch pulsara. Szczątki zostały jednak spowolnione przez spotkanie z delikatnym materiałem w przestrzeni międzygwiezdnej, więc pulsar był w stanie go dogonić i wyprzedzić. ”
Zespół ustalił również, że pulsar w końcu dogoniłby rozszerzającą się powłokę stworzoną przez supernową. Początkowo rozszerzające się szczątki supernowej przemieszczałyby się na zewnątrz szybciej niż J0002, ale po około 5000 tysiącach lat interakcja powłoki z gazem międzygwiezdnym stopniowo ją spowalniała. Po 10 000 lat, co widzą teraz astronomowie, pulsar znajdował się już daleko od powłoki.
Chociaż astronomowie od dawna wiedzą, że pulsary mogą uzyskać przyspieszenie z powodu wybuchów supernowych, które je powodują, pozostają niejasne, jak to się dzieje. Możliwym wyjaśnieniem jest to, że niestabilność w zapadającej się gwiazdy mogła wytworzyć gęsty, wolno poruszający się obszar materii, który zaczął ciągnąć gwiazdę neutronową, stopniowo przyspieszając ją od środka wybuchu.
„Ten pulsar porusza się na tyle szybko, że ostatecznie ucieknie z naszej Galaktyki Drogi Mlecznej”, powiedział Frail. „Zaproponowano wiele mechanizmów wytwarzania kopnięcia. To, co widzimy w PSR J0002 + 6216, potwierdza ideę, że niestabilność hydrodynamiczna w wybuchu supernowej jest odpowiedzialna za dużą prędkość tego pulsara. ”
Patrząc w przyszłość, zespół planuje przeprowadzić dodatkowe obserwacje za pomocą VLA, Very Long Baseline Array (VLBA) National Science Foundation i Obserwatorium rentgenowskiego Chandra NASA. Te obserwacje przyniosą nadzieję, że dostarczą więcej wskazówek, jak ten pulsar przybierał tak dużą prędkość, co może znacznie przyczynić się do rozwiązania niektórych zagadek, które wciąż otaczają eksplozje supernowych.
Wyniki te zostały niedawno udostępnione podczas 17. spotkania High Energy Astrophysics Division (HEAD) Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, które odbyło się w dniach 17–21 marca w Monterey w Kalifornii. Są one również przedmiotem badania, które jest recenzowane do publikacji w najnowszym numerze The Astrophysical Journal Letters.
