Wenn ein Stern gegen Ende seiner Lebensdauer seinen Kernbrennstoff verbraucht, erleidet er einen Gravitationskollaps und wirft seine äußeren Schichten ab. Dies führt zu einer großartigen Explosion, die als Supernova bekannt ist und zur Entstehung eines Schwarzen Lochs, eines Pulsars oder eines Weißen Zwergs führen kann. Und trotz jahrzehntelanger Beobachtung und Forschung wissen immer noch viele Wissenschaftler nichts über dieses Phänomen.
Glücklicherweise führen fortlaufende Beobachtungen und verbesserte Instrumente zu Entdeckungen aller Art, die Chancen für neue Erkenntnisse bieten. Zum Beispiel hat ein Team von Astronomen des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und der NASA kürzlich einen „Kanonenkugel“ -Pulsar beobachtet, der sich von der Supernova entfernt, von der angenommen wird, dass sie ihn geschaffen hat. Dieser Fund liefert bereits Einblicke, wie Pulsare Geschwindigkeit von einer Supernova aufnehmen können.
Der Pulsar mit der Bezeichnung PSR J0002 + 6216 (J0002) befindet sich etwa 6.500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es wurde ursprünglich im Jahr 2017 von Bürgerwissenschaftlern entdeckt, die für ein Projekt namens [email protected] arbeiten, bei dem Freiwillige Daten des NASA-Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops (FGST) analysieren. Dieses Projekt war bisher für die Entdeckung von 23 Pulsaren verantwortlich.
Es war jedoch diese besondere Entdeckung, die besonders bedeutsam war. Seit seiner ersten Entdeckung führte ein Team unter der Leitung von Frank Schinzel vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in New Mexico Funkbeobachtungen mit dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) durch. Diese zeigten, dass der Pulsar einen Schwanz aus schockierten Teilchen und magnetischer Energie hatte, der sich 13 Lichtjahre dahinter erstreckte.
Noch interessanter war die Tatsache, dass dieser Schwanz auf das Zentrum eines 53 Lichtjahre dahinter liegenden Supernova-Überrests zeigte (CTB 1). Dieser Schwanz war das Ergebnis der schnellen Bewegung des Pulsars durch interstellares Gas, die zu Stoßwellen führte, die magnetische Energie und beschleunigte Teilchen in seinem Kielwasser erzeugen. Wie Shinzel kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA erklärte:
„Dank seines schmalen, pfeilartigen Schwanzes und eines zufälligen Betrachtungswinkels können wir diesen Pulsar direkt bis zu seinem Geburtsort zurückverfolgen. Weitere Untersuchungen dieses Objekts werden uns helfen, besser zu verstehen, wie diese Explosionen Neutronensterne mit so hoher Geschwindigkeit „treten“ können. “
Anhand von Fermi-Daten konnte das Team messen, wie schnell und in welche Richtung sich der Pulsar bewegte. Dies wurde durch eine als "Pulsar-Timing" bekannte Technik erreicht, bei der Gammastrahlenblitze, die bei jeder Pulsarumdrehung auftreten (im Fall von J0002 8,7-mal pro Sekunde), zur Verfolgung der Bewegung verwendet werden.
Daraus ermittelte das Team, dass J0002 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1125 km / s (700 mps) oder 4 Millionen km / h (2,5 Millionen mph) unterwegs war. In der Vergangenheit haben Wissenschaftler Pulsare beobachtet, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, jedoch mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit, die etwa fünfmal langsamer war - 240 km / s (150 mps). Wie Dale Frail (ein Forscher der NRAO, der Teil des Entdeckungsteams war) erklärte:
„Die Explosionsreste im Supernova-Überrest dehnten sich ursprünglich schneller aus als die Bewegung des Pulsars. Die Trümmer wurden jedoch durch die Begegnung mit dem schwachen Material im interstellaren Raum verlangsamt, sodass der Pulsar es aufholen und überholen konnte. “
Das Team stellte außerdem fest, dass der Pulsar schließlich die von der Supernova erzeugte expandierende Hülle eingeholt hätte. Anfangs hätten sich die expandierenden Trümmer der Supernova schneller nach außen bewegt als J0002, aber nach etwa 5000.000 Jahren verlangsamte die Wechselwirkung der Hülle mit interstellarem Gas sie allmählich. Nach 10.000 Jahren, wie es die Astronomen jetzt sehen, befand sich der Pulsar weit außerhalb der Hülle.
Obwohl Astronomen seit langem wissen, dass Pulsare durch die Supernova-Explosionen, die sie erzeugen, einen Geschwindigkeitsschub erhalten können, bleiben sie unklar, wie dies geschieht. Eine mögliche Erklärung ist, dass Instabilitäten im kollabierenden Stern einen dichten, sich langsam bewegenden Materiebereich erzeugt haben könnten, der den Neutronenstern entlang zu ziehen begann und ihn allmählich vom Zentrum der Explosion weg beschleunigte.
"Dieser Pulsar bewegt sich schnell genug, um schließlich unserer Milchstraßengalaxie zu entkommen", sagte Frail. „Es wurden zahlreiche Mechanismen zur Erzeugung des Kicks vorgeschlagen. Was wir in PSR J0002 + 6216 sehen, unterstützt die Idee, dass hydrodynamische Instabilitäten bei der Supernova-Explosion für die hohe Geschwindigkeit dieses Pulsars verantwortlich sind. “
Mit Blick auf die Zukunft plant das Team, zusätzliche Beobachtungen mit dem VLA, dem Very Long Baseline Array (VLBA) der National Science Foundation und dem Chandra X-ray Observatory der NASA durchzuführen. Diese Nachuntersuchungen werden hoffentlich weitere Hinweise darauf liefern, wie dieser Pulsar so schnell wurde, was einen großen Beitrag zur Lösung einiger der Rätsel leisten könnte, die immer noch die Explosionen von Supernovae betreffen.
Diese Ergebnisse wurden kürzlich auf dem 17. Treffen der High Energy Astrophysics Division (HEAD) der American Astronomical Society vom 17. bis 21. März in Monterey, Kalifornien, veröffentlicht. Sie sind auch Gegenstand einer Studie, die zur Veröffentlichung in der neuesten Ausgabe von geprüft wird Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
