Neutronitähdet ovat yksi mielenkiintoisimmista tähtitieteellisistä esineistä tunnetussa maailmankaikkeudessa. Sen lisäksi, että ne ovat tiheimpiä tähtilajeja (paitsi mahdollista kvarkkitähteä), niiden on myös tiedetty muodostavan binaarisia pareja massiivisilla tähdellä. Tähän mennessä on löydetty vain 39 sellaista järjestelmää, ja vielä harvempaa on havaittu, jotka koostuivat massiivisesta tähdestä ja erittäin korkean energian (VHE) gammasädeneutronitähdestä.
Tähän mennessä vain kaksi näistä järjestelmistä on löydetty, joista toisen löysi vain muutama vuosi sitten ryhmä kansainvälisiä tähtitieteilijöitä, jotka tunnetaan nimellä VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System). Harvinaisen löytön lisäksi löytö oli myös erittäin onnekas, koska heidän havaitsemansa epätavallinen käyttäytyminen tästä järjestelmästä toistuu vasta vuonna 2067.
Yksinkertaisesti sanottuna, neutronitähdet ovat supernoovassa räjähtineen tähden tiheitä jäännöksiä, jolloin taakse jää erittäin tiheä, kompakti esine, joka pyörii nopeasti. Tämä aiheuttaa neutronitähden tuottavan voimakkaita magneettikenttiä, jotka keskittävät säteilynsä tiukkaan säteen, joka näyttää majakalta reunaa katsottuna. Kun nämä säteet leikkaavat maan kanssa, tähtitieteilijät voivat havaita nämä pulssit radiosta ja muista aallonpituuksista.
Koska massiivisilla tähdellä on tavallista muodostaa binaarisia pareja, ei ole yllättävää, että joillakin pulsaareilla on kiertävä seuralainen, joka selvisi kumppaninsa menevän supernoovasta. On myös tavallista, että näissä järjestelmissä on roskalevyjä, joihin nopeasti pyörivä pulsaari vaikuttaa. Kun säteily törmää törmiinään, se tuottaa varautuneita hiukkasia, jotka voidaan kiihdyttää melkein valon nopeuteen, mikä johtaa erittäin korkean energian (VHE) gammasäteisiin.
VERITAS-yhteistyö alkoi jäljittää mitä vuonna 2016 ajateltiin olevan VHE-gammasäteilypulssijärjestelmä Fred Lawrence Whipple-observatorion, jota ylläpitää Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), avulla neljässä 12 metrin kaukoputkessa. Tämä lähde sijaitsee massiivisessa tähtitieteellisessä lastentarhassa, joka on noin 5000 valovuoden päässä maasta Cygnus-tähtikuvion suuntaan.
Ryhmä havaitsi, että tähtitieteilijäryhmän avulla, joka käytti kahta 17 metrin suurinta ilmakehän kuvantamista kuvaavaa Cherenkov (MAGIC) -kaukoputkea (sijaitsee El Roque de Los Muchachosin observatoriossa Kanariansaarilla), pulsaarilla oli massiivinen tähtikappale joka kiertää sitä 50 vuoden välein erittäin elliptisessä kiertoradalla. Molemmat joukkueet laskivat myös, että tähdet olisivat kiertoradallaan lähimmissä kohdissa 13. marraskuuta 2017 mennessä, eivätkä ne olisivat uudelleen ennen vuotta 2067.
VERITAS-yhteistyön johtajat olivat aiemmin osallistuneet muiden tähtitieteilijöiden seuraamaan tätä järjestelmää ennen sen lähintä lähestymistapaa, sen aikana ja sen jälkeen. Fred Lawrence Whipple Observatoryn neljää kaukoputkea käyttämällä he havaitsivat gammasäteet erittäin lyhyistä Cherenkov-säteilyn välähdyksistä, jotka ilmestyvät taivaalla, kun ne imeytyvät maan ilmakehään.
Vuonna 2016 tehdyt alustavat havainnot paljastivat heikot gammasäteilypäästöt, jotka olivat yhdenmukaisia sen tosiasian kanssa, että binaarijärjestelmä upotettiin tähtitarhoihin. "Tämä alhaisen tason tasainen päästö tapahtuu todennäköisimmin sumusta, jota syöttää jatkuvasti pulsaari", sanoi Ralph Bird, Los Angelesin Kalifornian yliopiston jatkotutkija, jolla oli johtava rooli VERITAS-kampanjassa.
Siksi tutkijat odottivat tähtiä saavuttavan lähimmän pisteen kiertoradallaanan nähdäkseen, tapahtuuko muutoksia. Institut de Astrofísica de Canarias (IAC) -yksikön tutkijan Alicia López Oramasin ja tutkimuksen vastaavien kirjoittajien mukaan ”tällaisen ainutlaatuisen järjestelmän odotettiin lähettävän erittäin energiaa sisältäviä gammasäteitä tämän lähestymistavan aikana , ja tätä tilaisuutta ei voida hukata. ”
Syyskuuhun mennessä asiat alkoivat muuttua rajusti. Kuten Tyler Williamson, jatko-opiskelija Delawaren yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta ja toinen tärkeä tekijä VERITASiin, ilmoitti:
”Syyskuussa havaitsemme gammasäteily oli kaksinkertainen aikaisempaan arvoon. Lähin lähestymistapa tähden ja pulssarin välillä, marraskuussa 2017, vuonopeus kasvoi 10 kertaa vain yhdessä yössä. ”
Selittääkseen tätä käyttäytymistä joukkue otti havaintoihinsa teoreettiset mallit, jotka perustuivat viimeisimpiin teorioihin pulsaareista, roskista ja niistä johtuvista päästöistä. Tämä osoittautui epäonnistuneeksi, minkä johdosta he päättelivät, että merkittäviä tarkistuksia tarvitaan, mikä sisältää parempia tietoja kahden tähden välisestä kohtaamisesta.
Lyhyesti sanottuna, tätä binaariparia on tarkkailtava enemmän ennen kuin asianmukainen mallintaminen voidaan tehdä. Tämä ei ole yllättävää, koska tämä järjestelmä on vain toinen tapaus binaarisesta pulsaarijärjestelmästä, jolla on VHE-gammasäteily. Siitä huolimatta kahden ryhmän keräämät havainnot olivat korvaamattomia, kun otetaan huomioon, että kaikki aiemmat selitykset VHE-gammasäteily-pulsar -binaarien käyttäytymisestä olivat spekulointia.
Lähivuosina tutkijat suunnittelevat jatkavan tämän ja muiden pulssureiden tarkkailua seuratakseen tästä äärimmäisestä esineestä johtuvaa eksoottista käyttäytymistä. Ja jos tälle järjestelmälle voidaan kehittää asianmukaisia malleja, se on tutkijoille suunnattoman arvokasta, tarjoamalla tietoa kompaktien esineiden syntymästä ja kehityksestä - pulsaareista binaaristen mustan aukon järjestelmiin.
Kuten CfA: n astrofysiikkajohtaja Wystan Benbow totesi, "jatkuva investointi VERITAS-kaltaisten ainutlaatuisten huipputeknisten palveluiden toimintaan on kriittistä ja varmistaa lisämahdollisuudet muuttuvan tieteen saavuttamiseksi".
VERITAS-yhteistyö on 80 tutkijan ryhmä 20 instituutista, jotka sijaitsevat Yhdysvalloissa, Kanadassa, Saksassa ja Irlannissa. Tutkimus, joka kuvaa heidän havaintojaan, ilmestyi äskettäin Astrofysikaaliset lehdenkirjeet. Fred Lawrence Whipple-observatorioa ylläpitää Smithsonian Astrophysical Observatory's (SAO).
