eso2315 — Tlačová správa (vedecká)

Ďalekohľady ESO pomáhajú rozlúštiť tajomstvo pulzaru

30. august 2023

Vďaka mimoriadnej pozorovacej kampani, na ktorej sa spolupracovalo 12 pozemných a kozmických teleskopov, vrátane troch zariadení Európskeho južného observatória (ESO), astronómovia odhalili zvláštne správanie pulzaru, kompaktného pozostatku hmotnej hviezdy s veľmi rýchlou rotáciou. Tento záhadný objekt je známy rýchlymi prechodmi (módmi) jasu, čo až doteraz bolo nepochopiteľné. Teraz vedci zistili, že za podivné prechody sú zodpovedné krátkodobé emisie hmoty z pulzaru.

„Zaznamenali sme mimoriadne kozmické udalosti, pri ktorých za veľmi krátku dobu, asi zhruba za desiatku sekúnd, bolo vyvrhnuté do okolitého priestoru obrovské množstvo hmoty a to z veľmi malého kompaktného hviezdneho objektu, ktorý rotuje s neuveriteľnou rýchlosťou,“ hovorí vedecká pracovníčka Maria Cristina Baglio (New York University Abu Dhabi (Italian National Institute for Astrophysics, INAF), hlavná autorka článku, ktorý bol publikovaný vo vedeckom časopise Astronomy & Astrophysics.

Pulzar je rýchlo rotujúce, magnetické jadro pôvodne hmotnej hviezdy, ktoré z okolia magnetických pólov emituje lúče intenzívneho magnatického žiarenia väčšinou v rádiovom obore. Vďaka rotácií pulzaru tieto lúče ožarujú okolitý priestor, podobne ako maják, a astronómovia ich detegujú len vtedy, keď smerujú k Zemi. Vďaka tomu sa zdá pri pohľade zo Zeme, že hviezda periodicky mení jasnosť, čiže pulzuje.

PSR J1023+0038 alebo skrátene J1023 je špeciálny typ pulzaru s neobvyklým správaním. Nachádza sa asi 4500 svetelných rokov od Slnka v súhvezdí Sextans. Tento pulzar obieha tesne po obežnej dráhe okolo inej hviezdy. V poslednom desaťročí pulzar aktívne sťahuje hmotu zo svojho súputníka, ktorá sa hromadí v disku okolo pulzaru a pomaly k sa približuje k tej hviezde.

Odkedy sa začal tento proces akumulácie hmoty, periodické záblesky prakticky zmizli a pulzar začal opakovane prepínať medzi dvoma režimami. V aktívnej fáze vydáva značne intenzívnejšie röntgenové a ultrafialové žiarenie aj viditeľné svetlo, zatiaľ čo v pokojnej fáze na týchto vlnových dĺžkach zoslabne a emituje väčšie množstvo rádiového žiarenia. Pulzar môže zotrvať v každom režime niekoľko sekúnd alebo minút a potom sa v priebehu niekoľkých sekúnd prepne do druhého režimu. Toto prepínanie doteraz astronómov miatlo.

„Počas našej mimoriadnej kampane, ktorej cieľom bolo pochopiť správanie tohto pulzaru, sme využili množstvo špičkových pozemných i kozmických teleskopov,“ hovorí vedecký pracovník a spoluautor práce Francesco Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Barcelona, Španielsko). Do kampane sa zapojili aj veľmi veľký teleskop ESO (VLT – Very Large Telescope) a teleskop novej technologie ESO (NTT – New Technology Telescope), ktoré detekovali viditeľné svetlo a infračervené žiarenie, tiež aj rádioteleskopy ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ktorého európskym partnerom je ESO. Počas dvoch nocí v júni 2021 pozorovali viac ako 280 prepnutí medzi aktívnou a pokojnou fázou.
„Zistili sme, že prepínanie režimov pramení zo zložitej interakcie medzi hviezdnym vetrom, čiže prúdom vysokoenergetických častíc, ktoré prúdia z pulzaru a hmotou, ktorá padá k pulzaru,“ hovorí Coti Zelati z INAF.

V pokojnom režime je hmota prúdiaca smerom k pulzaru vypudzovaná v úzkom prúde kolmo k rovine disku. Postupne sa táto hmota hromadí, čím ďalej tým bližšie a je intenzívne zohrievaná hviezdným vetrom, ktorý prúdi z pulzaru. Systém sa prepne do aktívnej fázy a horúca hmota začne žiariť v röntgenovom, ultrafialovom a viditeľnom svetle. Následne sú oblaky tejto horúcej hmoty vypudené a systém opäť svieti menej, a vtedy sa predne späť do pokojného režimu.

Aj keď sa pomocou tohto objavu podarilo odhaliť záhadu zvláštneho správania pulzaru J1023, astronómovia sa majú pri štúdiu tohto jedinečného systému ešte čo učiť. Ďalekohľady ESO budú astronómom aj naďalej pomáhať. Budúci extrémne veľký ďalekohľad ESO (ELT), ktorý sa v súčasnosti stavia v Čile, ponúkne bezprecedentný pohľad na mechanizmy zodpovedané za prepínanie režimov u J1023. „ELT nám umožní získať kľúčové poznatky o tom, ako je zloženie, priestorové rozloženie, dynamika, či aktuálny energetický stav hmoty prúdiacej k pulzaru ovplyvnený dejom pri prepínaní režimov,“ dodáva spoluautor práce Sergio Campana (riaditeľ výskumu, INAF Brera Observatory).

——————–

More information

This research was presented in a paper to appear in Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418)

The team is composed of M. C. Baglio (Center for Astro, Particle, and Planetary Physics, New York University Abu Dhabi, UAE [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy [INAF Brera]), F. Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Campus UAB, Barcelona, Spain [ICE–CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spain [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Spain; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spain; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italy [INAF Bologna]; Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Italy [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna; Bologna), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Rome, Italy [INAF Roma]); INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Rome, Italy; Sapienza Università di Roma, Rome, Italy), S.Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Rome, Italy; INAF Roma), X. Hou (Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China), D. Li (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; Research Center for Intelligent Computing Platforms, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, China), J. Li (CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of China, Hefei, China; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, Hefei, China), P. Wang (Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, China), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Spain), K. Alabarta (NYU Abu Dhabi), P. Casella (INAF Roma), S. Covino (INAF Brera), D. M. Bramich (NYU Abu Dhabi; Division of Engineering, New York University Abu Dhabi, UAE), D. de Martino (INAF − Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italy), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, The Netherlands), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi), and F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain).

The European Southern Observatory (ESO) enables scientists worldwide to discover the secrets of the Universe for the benefit of all. We design, build and operate world-class observatories on the ground — which astronomers use to tackle exciting questions and spread the fascination of astronomy — and promote international collaboration for astronomy. Established as an intergovernmental organisation in 1962, today ESO is supported by 16 Member States (Austria, Belgium, the Czech Republic, Denmark, France, Finland, Germany, Ireland, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom), along with the host state of Chile and with Australia as a Strategic Partner. ESO’s headquarters and its visitor centre and planetarium, the ESO Supernova, are located close to Munich in Germany, while the Chilean Atacama Desert, a marvellous place with unique conditions to observe the sky, hosts our telescopes. ESO operates three observing sites: La Silla, Paranal and Chajnantor. At Paranal, ESO operates the Very Large Telescope and its Very Large Telescope Interferometer, as well as survey telescopes such as VISTA. Also at Paranal ESO will host and operate the Cherenkov Telescope Array South, the world’s largest and most sensitive gamma-ray observatory. Together with international partners, ESO operates ALMA on Chajnantor, a facility that observes the skies in the millimetre and submillimetre range. At Cerro Armazones, near Paranal, we are building “the world’s biggest eye on the sky” — ESO’s Extremely Large Telescope. From our offices in Santiago, Chile we support our operations in the country and engage with Chilean partners and society.

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

Contacts

Maria Cristina Baglio
New York University Abu Dhabi and Italian National Institute for Astrophysics (INAF)
Abu Dhabi, United Arab Emirates
Tel: +97126287089
Email: mcb19@nyu.edu ; maria.baglio@inaf.it

Francesco Coti Zelati
Institute of Space Sciences
Barcelona, Spain
Tel: (+34) 937379788 430416
Email: cotizelati@ice.csic.es

Sergio Campana
INAF Brera Observatory
Merate, Italy
Tel: +39 02 72320418
Email: sergio.campana@brera.inaf.it

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org
——————–

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/news/eso2315/

 

ESO*lar