Când stelele masive ajung la sfârșitul ciclului lor de viață, explodează într-o supernovă masivă și alungă cea mai mare parte a materialului lor. Ce ne-a mai rămas este un „pulsar de miliscondă”, o stea neutronă super densă, puternic magnetizată, care se rotește rapid și emite fascicule de radiații electromagnetice. În cele din urmă, aceste stele își pierd energia de rotație și încep să încetinească, dar se pot accelera din nou cu ajutorul unui însoțitor.
Conform unui studiu recent, o echipă internațională de oameni de știință a asistat la acest eveniment rar când au observat un pulsar ultra-lent situat în Galaxia Andromeda vecină (XB091D). Rezultatele studiului lor au indicat că acest pulsar a fost accelerat în ultimii un milion de ani, ceea ce este probabil rezultatul unui însoțitor capturat care de atunci își restabilește viteza de rotație rapidă.
De obicei, când un pulsars se împerechează cu o stea obișnuită, rezultatul este un sistem binar format dintr-un pulsar și o pitică albă. Aceasta apare după ce pulsarul scoate straturile exterioare ale unei stele, transformându-l într-o pitică albă. Materialul din aceste straturi exterioare formează apoi un disc de acumulare în jurul pulsarului, care creează un „punct fierbinte” care radiază strălucitor în spectrul de raze X și unde temperaturile pot ajunge în milioane de grade.
Echipa a fost condusă de Ivan Zolotukhin de la Institutul Astronomic Sternberg de la Universitatea de Stat din Lomonosov din Moscova (MSU) și a inclus astronomi de la Universitatea din Toulouse, Institutul Național de Astrofizică (INAF) și Observatorul Astrofizic Smithsonian. Rezultatele studiului au fost publicate în Jurnalul Astrofizic sub titlul „Cel mai lent rotire cu raze X Pulsar într-un grup globular extragalactic“.
După cum precizează în lucrarea lor, detectarea acestui pulsar a fost posibilă datorită datelor culese de observatorul spațial XMM-Newton din anii 2000-2013. În acest timp, XMM-Newton a adunat informații despre aproximativ 50 de miliarde de fotoni cu raze X, care au fost combinate de astronomii de la Lomosov MSU într-o bază de date online deschisă.
Această bază de date a permis astronomilor să arunce o privire mai atentă asupra multor obiecte descoperite anterior. Aceasta include XB091D, un pulsar cu o perioadă de secunde (de exemplu, un „al doilea pulsar”) situat într-unul dintre cele mai vechi cluster-uri de stele globulare din galaxia Andromeda. Totuși, găsirea fotografiilor cu raze X care le-ar permite să caracterizeze XB091D nu a fost o sarcină ușoară. După cum a explicat Ivan Zolotukhin într-un comunicat de presă al MSU:
„Detectoarele de pe XMM-Newton detectează doar un foton din acest pulsar la fiecare cinci secunde. Prin urmare, căutarea de pulsars printre datele extinse XMM-Newton poate fi comparată cu căutarea unui ac într-un stânjen. De fapt, pentru această descoperire a trebuit să creăm instrumente matematice complet noi care să ne permită să căutăm și să extragem semnalul periodic. Teoretic, există multe aplicații pentru această metodă, inclusiv cele din afara astronomiei. ”
Pe baza unui număr de 38 de observații XMM-Newton, echipa a ajuns la concluzia că acest pulsar (care a fost singurul pulsar cunoscut de acest gen dincolo de galaxia noastră la acea vreme), se află în primele etape ale „întineririi”. Pe scurt, observațiile lor au indicat că pulsarul a început să se accelereze cu mai puțin de 1 milion de ani în urmă. Această concluzie s-a bazat pe faptul că XB091D este cel mai lent impuls rotativ de cluster globular descoperit până în prezent.
Steaua de neutroni finalizează o revoluție în 1,2 secunde, care este de peste 10 ori mai lentă decât deținătorul înregistrării anterioare. Din datele pe care le-au observat, au fost de asemenea capabili să caracterizeze mediul din jurul XB091D. De exemplu, ei au descoperit că pulsarul și perechea sa binară sunt situate într-un grup globular extrem de dens (B091D) din Galaxia Andromeda - la aproximativ 2,5 milioane de ani lumină.
Se estimează că acest cluster are 12 miliarde de ani și conține milioane de stele vechi și slabe. Între timp, însoțitorul său este o stea de masă solară de 0,8, iar sistemul binar în sine are o perioadă de rotație de 30,5 ore. Și în aproximativ 50.000 de ani, estimează, pulsarul va accelera suficient pentru a avea din nou o perioadă de rotație măsurată în milisecunde - adică un pulsar de milisecundă.
Interesant este faptul că locația XB910D în această regiune vastă de stele cu densitate super-înaltă este ceea ce i-a permis să capteze un însoțitor în urmă cu aproximativ 1 milion de ani și să înceapă procesul „întinerire” în primul rând. După cum a explicat Zolotukhin:
„În galaxia noastră, nu se observă astfel de pulsars de raze X lente în 150 de grupuri globulare cunoscute, deoarece miezurile lor nu sunt suficient de mari și de dense pentru a forma stele binare apropiate la o rată suficient de mare. Acest lucru indică faptul că nucleul clusterului B091D, cu o compoziție extrem de densă de stele în XB091D, este mult mai mare decât cel al clusterului obișnuit. Avem, așadar, de-a face cu un obiect mare și destul de rar - cu o rămășiță densă a unei mici galaxii pe care galaxia Andromeda a devorat-o cândva. Densitatea stelelor de aici, într-o regiune care este de aproximativ 2,5 ani-lumină, este de aproximativ 10 milioane de ori mai mare decât în vecinătatea Soarelui. "
Datorită acestui studiu și instrumentelor matematice pe care echipa le-a dezvoltat pentru a-l găsi, astronomii vor putea probabil să revizuiască multe obiecte descoperite anterior în anii următori. În cadrul acestor seturi de date masive, pot exista numeroase exemple de evenimente astronomice rare, care abia așteaptă să fie martor și caracterizat corespunzător.
Citire ulterioară: The Astrophysical Journal, Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov
