10.000 ετών αστρικό πτώμα βοηθάει στην κατανόηση της εξέλιξης των πάλσαρ

Πηγή: Science Blogging, 19 Οκτωβρίου 2008

Ένα αστρικό πτώμα ηλικίας 10.000 ετών καθώς περιστρέφεται σαρώνει με μια δέσμη ακτίνων γάμμα τη Γη, τρεις φορές κάθε δευτερόλεπτο. Το αντικείμενο αυτό είναι γνωστό ως πάλσαρ και είναι το πρώτο που "αναβοσβήνει" στην περιοχή των ακτίνων γάμμα μόνο, και ανακαλύφθηκε από το Large Area Telescope (LAT) που βρίσκεται στο διαστημικό σκάφος Fermi ακτίνων-γ της NASA.

"Το αντικείμενο αυτό είναι το πρώτο παράδειγμα μιας νέας κλάσης πάλσαρ που θα μας δώσει θεμελιώδεις γνώσεις για το πώς δουλεύουν τα αστέρια", λέει ο Peter Michelson στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, και κύριος ερευνητής για το LAT.

Το πάλσαρ που εκπέμπει μόνο ακτίνες-γ βρίσκεται μέσα στα κατάλοιπα μιας σουπερνόβας, γνωστά ως CTA 1, περίπου 4.600 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Κηφέως. Η δέσμη των ακτίνων γάμμα σαρώνουν τη Γη σαν το φως ενός φάρου κάθε 316,86 χιλιοστά του δευτερολέπτου, ενώ εκπέμπει 1000 φορές την ενέργεια του ήλιου.

Νέφη φορτισμένων σωματιδίων μετακινούνται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου του πάλσαρ (μπλε) και δημιουργείται μια δέσμη ακτίνων γάμμα (μωβ) σαν το φως ενός φάρου που στρέφεται.

Το πάλσαρ, είναι ένα ταχύτατα περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων, ό,τι απέμεινε δηλαδή από τον πυρήνα ενός μεγάλου άστρου που δοκίμασε μια τεράστια υπερκαινοφανή έκρηξη. Οι αστρονόμοι έχουν καταγράψει σχεδόν 1.800 πάλσαρ. Αν και οι περισσότεροι βρέθηκαν από τους ραδιοφωνικούς παλμούς τους που εκπέμπου, ορισμένα από αυτά τα αντικείμενα, εκπέμπουν μια δέσμη σε άλλες μορφές ενέργειας, πχ στο ορατό φως και σε ακτίνες Χ.

Σε αντίθεση με παλαιότερες ανακαλύψεις πάλσαρ, η πηγή στο CTA 1 φαίνεται να αναβοσβήνει μόνο στην περιοχή των ακτίνων-γ, προσφέροντας έτσι στους ερευνητές ένα νέο τρόπο για να μελετήσουν τα αστέρια μας στο σύμπαν. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το CTA 1 είναι το πρώτο ενός μεγάλου πληθυσμού παρόμοιων αντικειμένων.

«Το LAT είναι ένας μοναδικός ανιχνευτής του πληθυσμού των πάλσαρ, βρίσκοντας αντικείμενα που διαφορετικά δεν θα γνωρίζαμε αν υπάρχουν", λέει ο Steve Ritz υπεύθυνος της NASA για το Διαστημικό Τηλεσκόπιο  Fermi των ακτίνων-γ.

Το όργανο LAT πάνω στο Τηλεσκόπιο Fermi  σαρώνει όλο τον ουρανό κάθε 3 ώρες και εντοπίζει φωτόνια με ενέργειες που κυμαίνονται από 20 εκατομμύρια έως 300 δισεκατομμύρια φορές την ενέργεια του ορατού φωτός. Το όργανο βλέπει μια ακτίνα γάμμα κάθε 1 λεπτό από το αντικείμενο CTA 1. Αυτό είναι αρκετό για τους επιστήμονες να βρουν τη συμπεριφορά του άστρου νετρονίων, την περίοδο περιστροφής καθώς και το ρυθμό με τον οποίο επιβραδύνεται λόγω της μείωσης της κινητικής του ενέργειας από την εκπομπή των ακτίνων-γ.

Ο χάρτης για το αντικείμενο CTA 1 στα ραδιοκύματα 1.420 MHz τονίζει τα κατάλοιπα του διαστελλόμενου κέλυφους. Το κέλυφος αυτό είναι περίπου τριπλάσιο από το φαινόμενο μέγεθος της πανσέληνου.

Το πάλσαρ δεν είναι στο κέντρο αυτής της εικόνας, που δείχνει τα απομεινάρια της έκρηξης σουπερνόβα, αλλά στη φωτεινή κουκίδα πάνω αριστερά. Οι εκρήξεις αυτές μπορεί να είναι ασύμμετρες, και συχνά προκαλείται μια "κλωτσιά" που στέλνει το αστέρι νετρονίων να μεταναστεύσει κάπου μέσα στο χώρο. Με βάση την ηλικία των κατάλοιπων της έκρηξης και την απόσταση του πάλσαρ από το κέντρο, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι το αστέρι νετρονίων κινείται με, περίπου, ένα εκατομμύριο μίλια την ώρα - μια τυπική ταχύτητα για τα σώματα αυτά.

Οι δέσμες των ακτίνων από ένα πάλσαρ προκύπτουν επειδή τα αστέρια νετρονίων διαθέτουν έντονα μαγνητικά πεδία και στρέφονται ταχύτητα. Φορτισμένα δε σωματίδια ρέουν από τους μαγνητικούς πόλους του άστρου προς τα έξω, σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός για να δημιουργήσουν τις ακτίνες-γ που βλέπει το τηλεσκόπιο. Επειδή οι δέσμες τροφοδοτούνται από την περιστροφή του αστέρα νετρονίων, αυτές βαθμιαία επιβραδύνουν την περιστροφή του πάλσαρ. Στην περίπτωση του CTA 1, η περίοδος περιστροφής αυξάνεται κατά ένα δευτερόλεπτο κάθε 87.000 χρόνια.

Η μέτρηση αυτή είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της δυναμικής της συμπεριφοράς του πάλσαρ και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να υπολογιστεί η ηλικίας του. Από την μειούμενη περίοδο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το πάλσαρ πράγματι δίνει όλη του την ενέργεια στο νεφέλωμα όπου διαμένει.

"Η παρατήρηση αυτή δείχνει τη δύναμη του LAT," συμπληρώνει ο Michelson. "Είναι εξαιρετικά ευαίσθητο που μπορούμε τώρα να ανακαλύψουμε νέα είδηαντικειμένων παρατηρώντας μόνο τις εκπομπές ακτίνων-γ."

Τα αποτελέσματα της έρευνας εμφανίζονται στο Science Express.