_ Un cosmic „Camera de viteză” tocmai a dezvăluit viteza uluitoare a jeturilor de stele cu neutroni într-o premieră mondială

Cât de repede poate o stea de neutroni să conducă jeturi puternice în spațiu? Se pare că răspunsul este de aproximativ o treime din viteza luminii, așa cum tocmai a dezvăluit echipa noastră într-un nou studiu publicat în Nature.

Razicuri cosmice energetice cunoscute sub numele de jeturi sunt văzute în universul nostru. Ele sunt lansate atunci când materialul - în principal praf și gaz - cade înspre orice obiect central dens, cum ar fi o stea neutronică (o rămășiță extrem de densă a unei stele odinioară masive) sau o gaură neagră.

Jeturile. transportă o parte din energia gravitațională eliberată de gazul care intră, reciclând-o înapoi în împrejurimi la scari mult mai mari.

Cele mai puternice jeturi din univers provin din cele mai mari găuri negre din centrul galaxiilor. Producția de energie a acestor jeturi poate afecta evoluția unei întregi galaxii, sau chiar a unui grup de galaxii. Acest lucru face ca avioanele să fie o componentă critică, dar intrigantă, a universului nostru.

Deși avioanele sunt obișnuite, încă nu înțelegem pe deplin cum sunt lansate. Măsurarea jeturilor de la o stea neutronică ne-a oferit acum informații valoroase.

Jeturile de la găurile negre tind să fie strălucitoare și au fost bine studiate. Cu toate acestea, jeturile de la stelele neutronice sunt de obicei mult mai slabe și se știe mult mai puțin despre ele.

Acest lucru prezintă o problemă, deoarece putem învăța multe comparând jeturile lansate de diferite obiecte cerești. Stelele cu neutroni sunt cadavre stelare extrem de dense – cenuşuri cosmice de mărimea unui oraş, dar conţinând totuşi masa unei stele. Ne putem gândi la ele ca fiind nuclee atomice enorme, fiecare cu aproximativ 20 de kilometri diametru.

Spre deosebire de găurile negre, stelele cu neutroni au atât o suprafață solidă, cât și un câmp magnetic, iar gazul care cade peste ele eliberează mai puțină energie gravitațională. . Toate aceste proprietăți vor avea un efect asupra modului în care sunt lansate jeturile lor, făcând studiile asupra jeturilor de stele neutronice deosebit de valoroase.

Un indiciu cheie asupra modului în care sunt lansate jeturile provine din viteza lor. Dacă putem determina modul în care vitezele jetului variază în funcție de masa sau de rotația stelei neutronice, asta ar oferi un test puternic al predicțiilor teoretice. Dar este extrem de dificil să măsori vitezele jetului suficient de precis pentru un astfel de test.

Când măsurăm vitezele pe Pământ, cronometram un obiect între două puncte. Acesta ar putea fi un sprinter de 100 de metri care alergă pe pistă sau o cameră de viteză punct la punct care urmărește o mașină.

Echipa noastră, condusă de Thomas Russell de la Institutul Național Italian de Astrofizică din Palermo, a efectuat un nou experiment pentru a face acest lucru pentru jeturile de stele neutronice.

Ceea ce a făcut această măsurătoare atât de dificilă în trecut este că jeturile sunt fluxuri constante. Aceasta înseamnă că nu există un singur punct de plecare pentru cronometrul nostru. Dar am reușit să identificăm un semnal de scurtă durată la lungimi de undă de raze X pe care l-am putea folosi drept „pistol de pornire”.

Fiind atât de dense, stelele neutronice pot „fura” materie de la un însoțitor de orbită din apropiere. stea. În timp ce o parte din acest gaz este lansat în exterior sub formă de jeturi, cea mai mare parte ajunge să cadă pe steaua neutronică. Pe măsură ce materialul se adună, devine mai fierbinte și mai dens.

Când s-a acumulat suficient material, declanșează o explozie termonucleară. Are loc o reacție de fuziune nucleară care se răspândește rapid pentru a înghiți întreaga stea. Fuziunea durează de la câteva secunde la minute, provocând o explozie de scurtă durată de raze X.

Ne-am gândit că această explozie termonucleară va perturba jeturile stelei neutronice. Așadar, am folosit Australia Telescope Compact Array de la CSIRO pentru a privi avioanele timp de trei zile la lungimi de undă radio pentru a încerca să surprindem perturbarea. În același timp, am folosit telescopul Integral al Agenției Spațiale Europene pentru a privi razele X din sistem.

Spre surprinderea noastră, am descoperit că jeturile au devenit mai strălucitoare după fiecare puls de raze X. În loc să perturbe jeturile, exploziile termonucleare păreau să le alimenteze. Și acest model a fost repetat de zece ori într-un sistem de stele neutronice și apoi din nou într-un al doilea sistem.

Putem explica acest rezultat surprinzător dacă pulsul de raze X face ca gazul care se învârte în jurul stelei neutronice să cadă spre interior. mai repede. Acest lucru, la rândul său, oferă mai multă energie și material pentru a fi deviat în jeturi.

Cel mai important, totuși, putem folosi explozia de raze X pentru a indica timpul de lansare a jeturilor. Am cronometrat cât de mult le-a luat pentru a se deplasa spre exterior, unde au devenit vizibile la două lungimi de undă radio diferite. Aceste puncte de început și de sosire ne-au oferit camera noastră de viteză cosmică.

Interesant, viteza jetului pe care am măsurat-o a fost aproape de „viteza de evadare” a unei stele neutronice. Pe Pământ, această viteză de evacuare este de 11,2 kilometri pe secundă - ceea ce trebuie să obțină rachetele pentru a se elibera de gravitația Pământului. Pentru o stea neutronică, această valoare este în jur de jumătate din viteza luminii.

Lucrările noastre au introdus o nouă tehnică de măsurare a vitezei jetului de stele neutronice. Următorii noștri pași vor fi să vedem cum se schimbă viteza jetului pentru stelele neutronice cu mase și viteze de rotație diferite. Acest lucru ne va permite să testăm direct modele teoretice, apropiindu-ne cu un pas mai mult de a descoperi cum sunt lansate astfel de jeturi cosmice puternice.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)