Gęsta gromada kulista w pobliżu centrum naszej Galaktyki Mlecznej Drogi zawiera brzęczący ul szybko wirujących pulsarów milisekundowych, według astronomów, którzy odkryli 21 nowych pulsarów w gromadzie za pomocą 100-metrowego Roberta C. National Science Foundation Terzan 5, teraz jest rekordem pulsarów, z 24, w tym trzema znanymi przed obserwacjami GBT.
„Wygraliśmy główną wygraną, gdy spojrzeliśmy na ten klaster”, powiedział Scott Ransom, astronom z National Radio Astronomy Observatory w Charlottesville, Wirginia. „Ta gromada nie tylko ma wiele pulsarów - i nadal oczekujemy, że znajdziemy w niej więcej - ale pulsary w niej są bardzo interesujące. Obejmują one co najmniej 13 w układach podwójnych, z których dwa są zaćmione, i cztery najszybciej obracające się pulsary znane w dowolnej gromadzie kulistej, z najszybszymi dwoma obracającymi się prawie 600 razy na sekundę, mniej więcej tak szybko, jak mikser domowy ”, dodał Ransom . Ransom i jego koledzy poinformowali o swoich odkryciach na spotkaniu American Astronomical Society w San Diego w Kalifornii oraz w internetowym czasopiśmie Science Express.
Oczekuje się, że liczne pulsary gromady gwiazd przyniosą bonanza nowych informacji nie tylko o samych pulsarach, ale także o gęstym środowisku gwiezdnym, w którym przebywają, a prawdopodobnie nawet o fizyce jądrowej, według naukowców. Na przykład wstępne pomiary wskazują, że dwa pulsary są bardziej masywne, niż pozwalają na to niektóre modele teoretyczne. „Wszystkie te egzotyczne pulsary sprawią, że będziemy zajęci przez wiele lat”, powiedział Jason Hessels, doktorant z McGill University w Montrealu.
Gromady kuliste są gęstymi skupiskami do milionów gwiazd, z których wszystkie powstały mniej więcej w tym samym czasie. Pulsary obracają się, superdenne gwiazdy neutronowe, które wirują „latarnie morskie” fal radiowych lub światło wokół siebie podczas wirowania. Gwiazda neutronowa pozostaje po tym, jak masywna gwiazda eksploduje jako supernowa pod koniec swojego życia.
Pulsary w Terzanie 5 są produktem złożonej historii. Według astronomów gwiazdy w gromadzie powstały około 10 miliardów lat temu. Niektóre z najbardziej masywnych gwiazd w gromadzie eksplodowały i opuściły gwiazdy neutronowe jako pozostałości po zaledwie kilku milionach lat. Normalnie te gwiazdy neutronowe nie byłyby dłużej postrzegane jako szybko obracające się pulsary: ich spin zwolniłby z powodu „przeciągania” ich intensywnych pól magnetycznych, dopóki efekt „latarni morskiej” nie będzie już widoczny.
Jednak gęsta koncentracja gwiazd w gromadzie dała pulsarom nowe życie. W jądrze gromady kulistej nawet milion gwiazd może być upakowanych w objętość, która z łatwością mieści się między Słońcem a naszą najbliższą gwiazdą sąsiadującą. W tak bliskich kwartałach gwiazdy mogą przelecieć wystarczająco blisko, aby utworzyć nowe pary binarne, rozdzielić takie pary, a układy binarne mogą nawet handlować partnerami, jak skomplikowany kosmiczny taniec kwadratowy. Kiedy gwiazda neutronowa łączy się z „normalną” gwiazdą towarzyszącą, jej silne przyciąganie grawitacyjne może wyciągnąć materiał z towarzysza na gwiazdę neutronową. To również przenosi część obrotu lub pędu towarzysza na gwiazdę neutronową, tym samym „przetwarzając” gwiazdę neutronową w szybko wirujący pulsar milisekundowy. W Terzanie 5 wszystkie odkryte pulsary obracają się gwałtownie w wyniku tego procesu.
Astronomowie wcześniej odkryli trzy pulsary w Terzanie 5, odległe o 28 000 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Strzelca, ale podejrzewali, że jest ich więcej. 17 lipca 2004 r. Ransom i jego koledzy wykorzystali GBT i podczas 6-godzinnej obserwacji znaleźli 14 nowych pulsarów, z których najwięcej można znaleźć w pojedynczej obserwacji.
„Było to możliwe dzięki dużej wrażliwości GBT i nowym możliwościom naszego procesora backendowego” - powiedziała Ingrid Stairs, profesor na University of British Columbia w Vancouver. Procesor, odpowiednio nazwany Pulsar Spigot, został zbudowany we współpracy między NRAO i California Institute of Technology. Procesor, który generuje prawie 100 gigabajtów danych na godzinę, pozwolił astronomom gromadzić i analizować fale radiowe w szerokim zakresie częstotliwości (1650–2250 MegaHertz), zwiększając czułość ich układu.
Osiem kolejnych obserwacji między lipcem a listopadem 2004 r. Odkryło siedem dodatkowych pulsarów w Terzanie 5. Ponadto dane astronomów wskazują na kilka kolejnych pulsarów, które wciąż wymagają potwierdzenia.
Przyszłe badania pulsarów w Terzanie 5 pomogą naukowcom zrozumieć naturę gromady i złożone interakcje gwiazd w jej gęstym jądrze. Ponadto kilka pulsarów oferuje bogaty zbiór nowych informacji naukowych. Naukowcy podejrzewają, że jeden pulsar, który wykazuje dziwne zaćmienia jego emisji radiowej, niedawno wymienił swojego oryginalnego binarnego towarzysza na inny, a dwaj inni mają towarzyszących białych karłów, które według nich mogły powstać w wyniku zderzenia gwiazdy neutronowej z gwiazdą gwiazda czerwonego olbrzyma. Subtelne efekty obserwowane w tych dwóch układach można wyjaśnić ogólną relatywistyczną teorią grawitacji Einsteina i wskazują, że gwiazdy neutronowe są masywniejsze, niż pozwalają na to niektóre teorie. Materiał w gwiazdy neutronowej jest tak gęsty jak w jądrze atomowym, więc fakt ten ma wpływ na fizykę jądrową, a także na astrofizykę.
„Znalezienie wszystkich pulsarów było niezwykle ekscytujące, ale emocje dopiero się zaczęły” - powiedział Ransom. „Teraz możemy zacząć wykorzystywać je jako bogate i cenne kosmiczne laboratorium” - dodał.
Oprócz Ransom, Hessels and Stairs zespół badawczy obejmował Paulo Freire z Arecibo Observatory w Puerto Rico, Fernando Camilo z Columbia University, Victoria Kaspi z McGill University i David Kaplan z Massachusetts Institute of Technology.
National Radio Astronomy Observatory jest placówką National Science Foundation, działającą na podstawie umowy o współpracy z Associated Universities, Inc. Badania pulsarowe były również wspierane przez Canada Foundation for Innovation, Science and Engineering Research Canada, Quebec Foundation for Research on Nature and Technology, Canadian Institute for Advanced Research, Canada Research Chairs Program oraz National Science Foundation.
Oryginalne źródło: NRAO News Release
