Ścieżka Pulsar przez około 2,5 miliona lat. Źródło zdjęcia: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF Kliknij, aby powiększyć
Szybka, superdenna gwiazda neutronowa jakoś dostała potężne „kopnięcie”, które wypycha ją całkowicie z naszej Galaktyki Mlecznej Drogi w zimny bezkres przestrzeni międzygalaktycznej. Odkrycie to zastanawia astronomów, którzy wykorzystali radioteleskop Very Long Baseline Array (VLBA) National Science Foundation do bezpośredniego pomiaru najszybszej jak dotąd prędkości znalezionej w gwieździe neutronowej.
Gwiazda neutronowa jest pozostałością masywnej gwiazdy urodzonej w gwiazdozbiorze Łabędzia, która wybuchła około dwa i pół miliona lat temu w gigantycznej eksplozji znanej jako supernowa. Niezwykle precyzyjne pomiary odległości i ruchu VLBA pokazują, że nadszedł czas, by nieuchronnie opuścić naszą Galaktykę.
„Wiemy, że wybuchy supernowych mogą spowodować powstanie gwiazdy neutronowej, ale ogromna prędkość tego obiektu przesuwa granice naszego obecnego zrozumienia” - powiedział Shami Chatterjee z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Harvard-Smithsonian Centrum Astrofizyki. „To odkrycie jest bardzo trudne do wyjaśnienia w przypadku najnowszych modeli upadku rdzenia supernowej” - dodał.
Chatterjee i jego koledzy wykorzystali VLBA do badania pulsara B1508 + 55, około 7700 lat świetlnych od Ziemi. Dzięki „wizyjnej” radiostacji ultradźwiękowej VLBA na całym kontynencie byli w stanie precyzyjnie zmierzyć zarówno odległość, jak i prędkość pulsara, wirującej gwiazdy neutronowej emitującej silne wiązki fal radiowych. Rysowanie ruchem do tyłu wskazywało miejsce narodzin grup gigantycznych gwiazd w gwiazdozbiorze Łabędzia - gwiazd tak masywnych, że nieuchronnie eksplodują jako supernowe.
„To pierwszy bezpośredni pomiar prędkości gwiazdy neutronowej przekraczającej 1000 kilometrów na sekundę” - powiedział Walter Brisken, astronom z NRAO. „Większość wcześniejszych szacunków prędkości gwiazd neutronowych zależała od wykształconych przypuszczeń na temat ich odległości. Dzięki temu mamy precyzyjny, bezpośredni pomiar odległości, dzięki czemu możemy bezpośrednio zmierzyć prędkość - powiedział Brisken. Pomiary VLBA pokazują, że pulsar porusza się z prędkością prawie 1100 kilometrów (ponad 670 mil) na sekundę - około 150 razy szybciej niż krążący prom kosmiczny. Przy tej prędkości mógł podróżować z Londynu do Nowego Jorku w ciągu pięciu sekund.
Aby zmierzyć odległość pulsara, astronomowie musieli wykryć „kołysanie” w swoim położeniu spowodowane ruchem Ziemi wokół Słońca. To „kołysanie” było mniej więcej długością kija baseballowego widzianą z Księżyca. Następnie, po określeniu odległości, naukowcy mogli obliczyć prędkość pulsara, mierząc jego ruch po niebie.
„Ruch, który mierzyliśmy za pomocą VLBA, był prawie równy oglądaniu piłki domowej w Bostonie w Fenway Park z miejsca na Księżycu” - wyjaśniła Chatterjee. „Jednak pulsar potrzebował prawie 22 miesięcy, aby pokazać tak wyraźny ruch. VLBA jest najlepszym możliwym teleskopem do śledzenia tak drobnych pozornych ruchów. ”
Przypuszczalne miejsce narodzin gwiazdy wśród gigantycznych gwiazd w gwiazdozbiorze Łabędzia leży w płaszczyźnie Drogi Mlecznej, galaktyki spiralnej. Nowe obserwacje VLBA wskazują, że gwiazda neutronowa jest teraz odsuwana od płaszczyzny Drogi Mlecznej z wystarczającą prędkością, aby całkowicie wynieść ją z Galaktyki. Od wybuchu supernowej prawie 2 i pół miliona lat temu pulsar poruszał się po około jednej trzeciej nocnego nieba widzianego z Ziemi.
„Od pewnego czasu myśleliśmy, że wybuchy supernowych mogą kopnąć powstałą gwiazdę neutronową, ale najnowsze modele komputerowe tego procesu nie osiągnęły prędkości zbliżonych do tego, co widzimy w tym obiekcie”, powiedział Chatterjee. „Oznacza to, że modele muszą zostać sprawdzone i ewentualnie poprawione, aby uwzględnić nasze obserwacje” - powiedział.
„Istnieją również inne procesy, które mogą być w stanie zwiększyć szybkość generowaną przez kopnięcie supernowej, ale będziemy musieli dokładniej zbadać, aby wyciągnąć jednoznaczne wnioski”, powiedział Wouter Vlemmings z Jodrell Bank Observatory w Wielkiej Brytanii i Uniwersytet Cornell w USA
Obserwacje B1508 + 55 były częścią większego projektu wykorzystującego VLBA do pomiaru odległości i ruchów wielu pulsarów. „To pierwszy wynik tego długoterminowego projektu i ekscytujące jest, że tak wcześnie pojawi się coś tak spektakularnego” - powiedział Brisken. Obserwacji VLBA dokonano na częstotliwościach radiowych między 1,4 a 1,7 GigaHertza.
Chatterjee, Vlemmings i Brisken współpracowali z Josephem Lazio z Naval Research Laboratory, Jamesem Cordesem z Cornell University, Millerem Goss z NRAO, Stephenem Thorsettem z University of California, Santa Cruz, Edwardem Fomalont z NRAO, Andrew Lyne i Michaelem Kramerem Jodrell Bank Observatory. Naukowcy zaprezentowali swoje odkrycia w numerze z 1 września Astrophysical Journal Letters.
VLBA to system dziesięciu anten radioteleskopowych, z których każda ma antenę o średnicy 25 metrów i waży 240 ton. Od Mauna Kea na Big Island of Hawaii do St. Croix na Wyspach Dziewiczych Stanów Zjednoczonych, VLBA rozciąga się na ponad 5000 mil, zapewniając astronomom najostrzejsze widzenie dowolnego teleskopu na Ziemi lub w przestrzeni kosmicznej.
National Radio Astronomy Observatory jest placówką National Science Foundation, działającą na podstawie umowy o współpracy z Associated Universities, Inc.
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) z siedzibą w Cambridge w stanie Massachusetts to wspólna współpraca Smithsonian Astrophysical Observatory i Harvard College Observatory. Naukowcy CfA zorganizowani w siedem dywizji badawczych badają pochodzenie, ewolucję i ostateczny los wszechświata.
Oryginalne źródło: CfA News Release
