Kun massiiviset tähdet saavuttavat elinkaarensa lopun, ne räjähtää massiivisessa supernovassa ja heittävät suurimman osan materiaalistaan. Jäljellä on ”millisekunnin pulsaari”, erittäin tiheä, voimakkaasti magnetoitu neutronitähti, joka pyörii nopeasti ja säteilee sähkömagneettisen säteilyn säteitä. Lopulta nämä tähdet menettävät kiertoenergiansa ja alkavat hidastua, mutta ne voivat kiihtyä uudelleen seuralaisen avulla.
Äskettäisen tutkimuksen mukaan kansainvälinen tutkijaryhmä todisti tämän harvinaisen tapahtuman tarkkailessaan ultra-hidasta pulsaria, joka sijaitsee naapurimaiden Andromedan galaksissa (XB091D). Heidän tutkimuksensa tulokset osoittivat, että tämä pulsaari on kiihtynyt viimeisen miljoonan vuoden ajan, mikä on todennäköisesti seurausta vangitsemastasi seuralaisesta, joka on sittemmin palauttanut nopean pyörimisnopeutensa.
Tyypillisesti, kun pulsaattorit parittuvat tavallisen tähden kanssa, seurauksena on binaarijärjestelmä, joka koostuu pulsarista ja valkoisesta kääpiöstä. Tämä tapahtuu sen jälkeen, kun pulsaari vetää pois tähden ulkokerrokset ja muuttaa sen valkoiseksi kääpiöksi. Näiden ulomman kerroksen materiaali muodostaa sitten lisääntymislevyn pulsarin ympärille, joka muodostaa ”kuuman pisteen”, joka säteilee kirkkaasti röntgenspektrispektrumissa ja jonka lämpötilat voivat nousta miljooniin asteisiin.
Ryhmää johti Ivan Zolotukhin Sternbergin tähtitieteellisestä instituutista Lomonosovin Moskovan osavaltiossa (MSU). Ryhmään kuului tähtitieteilijöitä Toulousen yliopistosta, Kansallisesta astrofysiikan instituutista (INAF) ja Smithsonian Astrophysical Observatorystä. Tutkimustulokset julkaistiin The Astrophysical Journal otsikolla ”Hitaimmin kehrävä röntgenpulssari extragalaktisessa globaaliklusterissa”.
Kuten he sanovat paperissaan, tämän pulssarin havaitseminen tehtiin mahdolliseksi XMM-Newton-avaruushavaintokeskuksen vuosina 2000-2013 keräämien tietojen ansiosta. Tänä aikana XMM-Newton on kerännyt tietoja noin 50 miljardista röntgenfotonista, jotka Lomosov MSU: n tähtitieteilijät ovat yhdistäneet avoimeen online-tietokantaan.
Tämän tietokannan avulla tähtitieteilijät voivat tarkastella lähemmin monia aiemmin löydettyjä esineitä. Tähän sisältyy XB091D, sekunnejaksoinen pulsaari (tunnetaan myös nimellä “toinen pulsaari”), joka sijaitsee yhdessä Andromedan galaksin vanhimmista pyöreistä tähtiryhmistä. XB091D: n karakterisoimiseksi mahdollistavien röntgenkuvien löytäminen ei kuitenkaan ollut helppoa. Kuten Ivan Zolotukhin selitti MSU: n lehdistötiedotteessa:
”XMM-Newtonin ilmaisimet havaitsevat vain yhden fotonin tästä pulssista viiden sekunnin välein. Siksi pulsaarien hakua laajasta XMM-Newton-tiedosta voidaan verrata neulan etsimiseen heinäsuovasta. Itse asiassa tätä löytöä varten meidän oli luotava täysin uusia matemaattisia työkaluja, joiden avulla voimme etsiä ja poimia jaksollisen signaalin. Teoreettisesti menetelmälle on monia sovelluksia, myös tähtitieteen ulkopuolella. "
Perustuen yhteensä 38 XMM-Newton-havaintoon, ryhmä päätteli, että tämä pulsaari (joka oli tuolloin ainoa tunnetuin tyyppinen pulsar galaksiamme ulkopuolella) on “nuorentamisen” varhaisimmissa vaiheissa. Lyhyesti sanottuna heidän havainnot osoittivat, että pulsar alkoi kiihtyä vähemmän kuin miljoona vuotta sitten. Tämä johtopäätös perustui siihen tosiseikkaan, että XB091D on tähän mennessä havaittu hitaimmin pyörivä globaalisen klusterin pulsaari.
Neutronitähti suorittaa yhden kierroksen 1,2 sekunnissa, mikä on yli 10 kertaa hitaampi kuin edellinen ennätyksen haltija. Havaittujen tietojen perusteella he pystyivät karakterisoimaan XB091D: n ympäristön ympäristön. Esimerkiksi he havaitsivat, että pulsaari ja sen binaariparit sijaitsevat erittäin tiheässä pyöreässä klusterissa (B091D) Andromedan galaksissa - noin 2,5 miljoonan valovuoden päässä.
Tämän klusterin arvioidaan olevan 12 miljardia vuotta vanha ja sisältää miljoonia vanhoja, heikkoja tähtiä. Toisaalta sen seuralainen on 0,8 aurinkopainon tähti, ja itse binaarijärjestelmän kiertoaika on 30,5 tuntia. Ja noin 50 000 vuodessa, heidän arvioidensa mukaan, pulsaari kiihtyy riittävästi, jotta taas kiertoaika mitattaisiin millisekunnissa - ts. Millisekunnin pulsaari.
Mielenkiintoista on se, että XB910D: n sijainti tällä valtavalla, erittäin tiheällä tähtialueella on se, mikä antoi sille mahdollisuuden kaapata seuralaisensa noin miljoona vuotta sitten ja aloittaa prosessin ”nuorentaminen”. Kuten Zolotukhin selitti:
”Galaksissamme ei havaita sellaisia hitaita röntgenpulssureja 150 tunnetussa globaalissa klusterissa, koska niiden ytimet eivät ole suuria ja riittävän tiheitä muodostamaan läheisiä binaaritähteitä riittävän suurella nopeudella. Tämä osoittaa, että B091D-klusterin ydin, jonka XB091D-tähteiden koostumus on erittäin tiheä, on paljon suurempi kuin tavallisen klusterin. Joten kyse on suuresta ja melko harvinaisesta esineestä - tiheästä jäännöksestä pienestä galaksista, jonka Andromedan galaksi kerran söi. Tähtien tiheys on alueella, jonka poikkipinta-ala on noin 2,5 valovuotta, noin 10 miljoonaa kertaa suurempi kuin Auringon lähellä. "
Tämän tutkimuksen ja ryhmän löytämien matemaattisten työkalujen avulla sen löytäminen tähtitieteilijät todennäköisesti voivat käydä tulevina vuosina uudelleen monia aiemmin löydettyjä esineitä. Näissä massiivisissa tietokokonaisuuksissa voi olla monia esimerkkejä harvinaisista tähtitieteellisistä tapahtumista, jotka vain odottavat todistamista ja asianmukaista karakterisointia.
Lisälukema: Astrophysical Journal, Lomonosov Moskovan osavaltion yliopisto
