De flesta kollapsade stjärnor roterar helt och hållet på några sekunder: Den här tar nästan en timme

by Albert
Konstnärlig avbildning av CSIRO:s ASKAP-radioteleskop med två versioner av det mystiska himlakroppsföremålet: neutronstjärna eller vit dvärg? Kredit: Carl Knox/OzGrav

Australiska forskare från University of Sydney och Australiens nationella vetenskapsmyndighet, CSIRO, har upptäckt vad som sannolikt är en neutronstjärna som snurrar långsammare än någon annan som någonsin uppmätts.

Ingen annan radioemitterande neutronstjärna, av de mer än 3.000 som hittills upptäckts, har upptäckts rotera så långsamt. Resultaten publiceras i Nature Astronomy.

Huvudförfattaren Dr. Manisha Caleb från University of Sydney Institute for Astronomy säger: ”Det är mycket ovanligt att upptäcka en neutronstjärnekandidat som avger radiopulseringar på det här sättet. Det faktum att signalen upprepas i en så lugn takt är extraordinärt.”

Denna ovanliga neutronstjärna sänder ut radioljus i en takt som är för långsam för att stämma överens med nuvarande beskrivningar av neutronstjärnors beteende. Detta ger nya insikter i de komplexa livscyklerna hos stjärnobjekt.

I slutet av sin livstid förbrukar stora stjärnor som är ungefär 10 gånger så stora som solen allt sitt bränsle och exploderar i en spektakulär explosion som vi kallar en supernova. Kvar blir en stjärnrest som är så tät att 1,4 gånger vår sols massa packas ihop till en boll som bara är 20 kilometer bred.

Materian är så tät att negativt laddade elektroner krossas till positivt laddade protoner, och kvar blir ett objekt som består av biljoner neutralt laddade partiklar. En neutronstjärna är född.

Med tanke på den extrema fysik som dessa stjärnor kollapsar med roterar neutronstjärnor vanligtvis häpnadsväckande snabbt, och det tar bara sekunder eller till och med bråkdelar av en sekund att snurra helt runt sin axel.

Upptäckten gjordes med hjälp av CSIRO:s ASKAP-radioteleskop i Wajarri Yamaji Country i västra Australien.

ASKAP-radioteleskopet kan se en stor del av himlen på en gång, vilket innebär att det kan fånga saker som forskare inte ens letar efter. CSIRO-forskaren Dr. Emil Lenc, som är medförfattare till artikeln, säger att de inte skulle ha hittat detta märkliga objekt om det inte vore för ASKAP:s unika design.

”Vi höll samtidigt på att övervaka en gammastrålningskälla och letade efter en snabb radioblixt när jag såg det här objektet som långsamt blinkade i datan. Tre mycket olika saker i ett och samma synfält”, säger han. ”ASKAP är ett av de bästa teleskopen i världen för den här typen av forskning, eftersom det hela tiden skannar av en så stor del av himlen, vilket gör att vi kan upptäcka eventuella avvikelser.”

Ursprunget till en signal med så lång period är fortfarande ett stort mysterium, även om två typer av stjärnor är huvudmisstänkta – vita dvärgar och neutronstjärnor.

”Det som är spännande är hur detta objekt uppvisar tre distinkta emissionstillstånd, vart och ett med egenskaper som är helt olika de andra. Radioteleskopet MeerKAT i Sydafrika spelade en avgörande roll när det gällde att skilja mellan dessa tillstånd. Om signalerna inte kom från samma punkt på himlen skulle vi inte ha trott att det var samma objekt som producerade dessa olika signaler”, säger Dr. Caleb.

Även om en isolerad vit dvärg med ett ovanligt starkt magnetfält skulle kunna producera den observerade signalen, är det förvånande att närliggande isolerade vita dvärgar med högt magnetfält aldrig har upptäckts. Omvänt kan en neutronstjärna med extrema magnetfält på ett elegant sätt förklara de observerade utsläppen.

Även om en långsamt snurrande neutronstjärna är den troliga förklaringen, säger forskarna att de inte kan utesluta att objektet är en del av ett binärt system med en neutronstjärna eller en annan vit dvärg.

Mer forskning kommer att krävas för att bekräfta om objektet är en neutronstjärna eller en vit dvärg. Oavsett vilket kommer det att ge värdefulla insikter i fysiken hos dessa extrema objekt.

”Det kan till och med få oss att ompröva vår decenniegamla förståelse av neutronstjärnor och vita dvärgar; hur de sänder ut radiovågor och hur deras populationer ser ut i vår galax Vintergatan”, säger Dr. Caleb.

Professor Tara Murphy, ledande radioastronom och chef för School of Physics vid University of Sydney, säger: ”Fram till dess att vi fick våra nya teleskop har den dynamiska radiohimlen varit relativt outforskad. Nu kan vi titta på djupet, och ofta ser vi alla möjliga ovanliga fenomen. Dessa händelser ger oss insikter i hur fysiken fungerar i extrema miljöer.”

Ytterligare information: Caleb, M. et al. An emission state switching transient with a 54 minute period’, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02277-w. www.nature.com/articles/s41550-024-02277-w

Related Articles

Leave a Comment