Naukowcy dokonali przełomowego odkrycia dotyczącego m.in gwiazda neutronowa w Droga Mleczna która obraca się z zadziwiającą prędkością 716 razy na sekundę, co plasuje ją wśród najszybciej rotujących gwiazd, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.
Gwiazdę neutronową zidentyfikowano za pomocą NASAteleskop rentgenowski NICER, który uchwycił ekstremalne rozbłyski termojądrowe przypominające eksplozje atomowe. Błyski te świecą do 100 000 razy jaśniej niż Słońce, zapewniając wgląd w cykle życia gwiazd neutronowych i powstawanie pierwiastków we wszechświecie.
Odkrycie szybko wirującej gwiazdy neutronowej
Droga Mleczna wciąż kryje wiele tajemnic wszechświata, a badacze z DTU właśnie odkryli kolejną. Za pomocą teleskopu rentgenowskiego zamontowanego na Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) zaobserwowali niezwykle gęstą i szybko wirującą gwiazdę neutronową. Ta gwiazda neutronowa, oznaczona jako 4U 1820-30, jest częścią „rentgenowskiego układu podwójnego gwiazd” zlokalizowanego w konstelacji Strzelca, w pobliżu centrum naszej galaktyki.
„Badaliśmy eksplozje termojądrowe w tym układzie i odkryliśmy niezwykłe oscylacje, co sugeruje, że gwiazda neutronowa wiruje wokół swojej środkowej osi ze zdumiewającą szybkością 716 razy na sekundę” – wyjaśnia dr Gaurava K. Jaisawal, starszy naukowiec w DTU Space. Jest członkiem międzynarodowego zespołu badawczego stojącego za tym odkryciem i głównym autorem niedawnego artykułu na temat odkryć opublikowanego w The Dziennik astrofizyczny.
„Jeśli przyszłe obserwacje to potwierdzą, gwiazda neutronowa 4U 1820-30 byłaby jednym z najszybciej rotujących obiektów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano we wszechświecie, dorównującemu jedynie innej gwieździe neutronowej zwanej PSR J1748–2446.”
Zespół dokonał tego odkrycia za pomocą należącego do NASA teleskopu rentgenowskiego NICER, wyposażonego w technologię śledzenia gwiazd opracowaną przez DTU Space. Zamontowany na zewnątrz ISS, system śledzenia gwiazd utrzymuje teleskop dokładnie nakierowany na odległe gwiazdy neutronowe w całej Drodze Mlecznej.
Bardzo ekstremalne zjawisko bardzo odległe
Gwiazda neutronowa, zwana także gwiazdą martwą, składa się z pozostałości dużej, masywnej gwiazdy, która eksplodowała jako supernowa. Odkryto ich kilka tysięcy i są one ekstremalne pod wieloma względami.
Są to najgęstsze obiekty, jakie można zaobserwować w kosmosie. Gwiazda neutronowa, o której mowa, ma średnicę zaledwie 12 km, ale masę 1,4 razy większą od masy Słońca.
Znajduje się 26 000 lat świetlnych od Ziemi. Dla porównania, odległość do najbliższej gwiazdy Ziemi, Proxima Centauri, wynosi około 4,3 lat świetlnych. Oznacza to, że światło z Proxima Centauri dociera do nas na Ziemi w ciągu 4,3 roku, podczas gdy światło gwiazdy neutronowej podróżuje przez 26 000 lat, zanim będziemy mogli je zaobserwować na Ziemi.
Gwiazda neutronowa jest częścią rentgenowskiego układu podwójnego gwiazd. Taki układ składa się z dwóch gwiazd krążących wokół siebie. Charakterystyczną cechą układu „4U 1820-30” jest to, że gwiazdą towarzyszącą jest a biały karzeł mniej więcej tej samej wielkości co Ziemia. Wiadomo, że okrąża gwiazdę neutronową co 11 minut, co czyni ją układem o najkrótszym znanym okresie obiegu.
Wybuch powierzchniowy z siłą bomby atomowej
Ze względu na swoją intensywną grawitację gwiazda neutronowa odciąga materię od swojej gwiazdy towarzyszącej. Kiedy na jej powierzchni zgromadzi się wystarczająca ilość materiału, na gwieździe neutronowej następuje gwałtowny wybuch termojądrowy, podobny do bomby atomowej.
„Podczas tych rozbłysków gwiazda neutronowa staje się nawet 100 000 razy jaśniejsza od Słońca, uwalniając ogromną ilość energii” – wyjaśnia profesor nadzwyczajny w DTU Space, Jerome Chenevez, który przyczynił się do powstania nowego artykułu w Astrophysical Journal.
„Mamy zatem do czynienia z bardzo ekstremalnymi zdarzeniami i badając je szczegółowo, uzyskujemy nowy wgląd w wychodzące cykle życia układów podwójnych gwiazd i powstawanie pierwiastków we wszechświecie”.
Dzięki obserwacjom prowadzonym za pomocą NICER w latach 2017–2021 naukowcy odkryli 15 termojądrowych rozbłysków promieniowania rentgenowskiego z rentgenowskiego układu podwójnego gwiazd zwanego „4U 1820-30”. Był to jeden z tych wybuchów, który wykazywał sygnaturę znaną jako „oscylacje wybuchu termojądrowego”, występującą przy częstotliwości 716 Hz.
Te oscylacje wybuchowe odpowiadają częstotliwości wirowania samej gwiazdy neutronowej, co oznacza, że obraca się ona wokół własnej osi z rekordową szybkością 716 razy na sekundę.
Odniesienie: „Kompleksowe badanie termojądrowych wybuchów rentgenowskich z 4U 1820–30 z NICER: interakcje dysku akrecyjnego i oscylacja kandydata” Gaurava K. Jaisawal, Z. Funda Bostancı, Tuğba Boztepe, Tolga Güver, Tod E. Strohmayer , David R. Ballantyne, Jens H. Beck, Ersin Göğüş, Diego Altamirano, Zaven Arzoumanian, Deepto Chakrabarty, Keith C. Gendreau, Sebastien Guillot, Renee M. Ludlam, Mason Ng, Andrea Sanna i Jérôme Chenevez, 25 października 2024 r., Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad794e
