Pressemeddelelse

Pulsargåde opklaret med hjælp fra ESO-teleskoper

30. august 2023

En pulsars underlige opførsel er opklaret af en gruppe astronomer ved hjælp af 12 teleskoper på jordoverfladen og i rummet. Iblandt er tre af de faciliteter, som ESO (European Southern Observatory) driver. En pulsar en en død stjerne, som snurrer ekstremt hurtigt rundt om sig selv, og denne her er kendt for at skifte imellem to slags lysstyrke næsten hele tiden - noget, som indtil nu har været gådefuldt. Men nu har astronomerne opdaget, at det er pludselige og hurtige stofudslyngninger fra pulsaren, som er årsagen til de underlige skift.

"Vi har været vidne til ekstraordinære kosmiske hændelser, hvor enorme stofmængder; en slags kosmiske kanonkugler, bliver slynget ud i rummet indenfor korte tidsrum på snese af sekunder fra et lille himmelobjekt, som roterer med en utrolig høj hastighed," siger Maria Cristina Baglio, som forsker ved New York University Abu Dhabi, og som er tilknyttet the Italian National Institute for Astrophysics (INAF). Hun er hovedforfatter på en videnskabelig artikel, som offentliggøres idag i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics. 

En pulsar er en hurtigtroterende magnetisk død stjerne, som sender en stråle af elektromagnetisk stråling ud i rummet. Under rotationen fejer denne stråle rundt i rummet - nærmest som lyset fra et fyrtårn, som oplyser omgivelserne - og det registrerer astronomerne når strålen vender i retning af Jorden. For os at se får det stjernen til at se ud til at pulsere i lysstyrke.

PSR J1023+0038, eller blandt venner J1023 tilhører en særlig pulsartype, som opfører sig underligt. Den befinder sig omkring 4500 lysår borte i retning af stjernebillede Sextans, og den kredser tæt omkring en anden stjerne. Igennem det seneste årti har pulsaren trukket stof fra sin ledsager, og det stof samler sig i en skive omkring pulsaren, hvorefter de langsomt falder ind på den.

Siden denne opsamlingsproces startede, er det fejende strålebundt stort set forsvundet, men pulsaren begyndte hele tiden at skifte imellem to tilstande. I den "høje" tilstand udsender pulsaren röntgenstråling, ultraviolet og synligt lys, mens den i den "lave" tilstand lyser svagere i disse bølgelængdeområder, men til gengæld udsender mere radiostråling. Pulsaren kan holde sig i hver af disse tilstande i flere sekunder eller minutter, hvorefter den i løbet af nogle få sekunder skifter til den anden tilstand. Det er disse skift, som indtil nu har været en gåde for astronomerne.

"Vores helt banebrydende observationsforløb, som har været nødvendigt for at forstå hvorfor denne pulsar opfører sig sådan, omfattede et dusin af de fremmeste jordbaserede og rumbaserede teleskoper," siger Francesco Coti Zelati, som forsker ved the Institute of Space Sciences, Barcelona, Spanien, og som også er hovedforfatter til artiklen. Med i forløbet var blandt andet ESOs Very Large Telescope (VLT) og ESOs New Technology Telescope (NTT), som indsamlede synligt og nær-infrarødt lys, og desuden Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som ESO er partner i. Igennem to nætter i juni 2021 observerede de at stjernesystemet foretog mere end 280 skift imellem høj og lav tilstand.

"Vi har opdaget, at tilstandsskiftene skyldes et indviklet samspil imellem pulsarvinden, en strøm af højenergetiske partikler, som strømmer væk fra pulsaren og stof, som falder ind imod den," siger Coti Zelati, som er tilknyttet INAF.

I den lave tilstand bliver stof, som strømmer ind imod pulsaren sendt udad igen i en snæver stråle vinkelret på skiven. Langsomt samler dette stof sig tættere og tættere på pulsaren, og når det sker, rammes stoffet af den vind, som strømmer ud fra den roterende stjerne, så stoffet opvarmes. Så er systemet i den høje tilstand, hvor det lyser klart i röntgenstråling, ultraviolet og synligt lys. Efter nogen tid fjernes bobler af dette varme stof fra pulsaren via den kraftige stråle. Når der er mindre mængder af varmt stof i skiven, lyser systemet svagere, og skifter tilbage til den lave tilstand.

Denne opdagelse har opklaret gåden om J1023s underlige opførsel, men astronomerne har stadig meget at lære ved at studere dette enestående system, og ESOs teleskoper vil fortsat hjælpe astronomerne med at observere den specielle pulsar. Især kommer ESOs Extremely Large Telescope (ELT), som for tiden er under opbygning i Chile, til at give et hidtil uset indblik i J1023s omskiftninger. "Med ELT får vi vigtig indsigt i, hvordan grundstofsammensætningen, fordelingen, bevægelserne og energiforholdene i det stof, som strømmer indad omkring pulsaren påvirkes af tilstandsskiftene," slutter Sergio Campana, Research Director ved INAF Brera Observatory og medforfatter til artiklen.

Mere information

Forskningsresultaterne præsenteres i en artikel i 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, Spanien [ICE–CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spanien [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Spanien; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spanien; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italien [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, Kina; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Kina), D. Li (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Kina; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, Kina; Research Center for Intelligent Computing Platforms, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, Kina), J. Li (CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of Kina, Hefei, Kina; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of Kina, Hefei, Kina), P. Wang (Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, Kina), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Spanien), 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, Nederlandene), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi), og F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spanien; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien).

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

• Hele forskningsartiklen
• Fotos af VLT
• Fotos af ALMA 
• Fotos af the NTT 
• Find ud af mere om ESOs Extremely Large Telescope 
• For journalister: du kan abonnere på vore pressemeddelelser på dit eget sprog og under embargo
• For forskere: har du en god historie, så send os et tip

Kontakter

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
Mobil: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Ole J. Knudsen (press contact Danmark)
ESO Science Outreach Network and Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
Email: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2315 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.