Pressmeddelande

ESO-teleskop bidrar till att lösa en pulsars gåta

30 augusti 2023, Skurup

Genom en omfattande observationskampanj med tolv teleskop på marken och i rymden, inklusive tre av Europeiska sydobservatoriets (ESO) anläggningar, har astronomer lyckats förstå det märkliga beteendet hos en pulsar, en extremt snabbt roterande död stjärna. Det underliga objektet växlar mellan mycket snabbt mellan två ljusstyrkelägen, en process som hittills inte har kunnat förklaras. Men nu har astronomer funnit att plötsliga utkast av material från pulsaren under mycket korta tidsperioder orsakar det märkliga beteendet.

“Vi har observerat märkliga processer där en enorm mängd material, som kan liknas vid kosmiska kanonkulor, skjuts ut i rymden under korta tidsperiod av tiotals sekunder från ett litet, extremt tätt objekt som roterar med mycket höga hastigheter" säger Maria Cristina Baglio, forskare vid New York University Abu Dhabi och ansluten till Italian National Institute for Astrophysics (INAF), som är försteförfattare på en artikel som publiceras i dag i Astronomy & Astrophysics.

En pulsar är en magnetisk och snabbt roterande död stjärna som sänder ut elektromagnetisk energi i en stråle i rymden. När pulsaren roterar sveper denna stråle genom universum - likt en roterande fyrlykta - och kan detekteras av astronomer när den korsar siktlinjen till jorden. Detta gör att pulsaren ser ut att växla i ljusstyrka.

PSR J1023+0038, eller kort och gott J1023, är en speciell typ av pulsar med ett märkligt beteende. Den är belägen på 4 500 ljusårs avstånd i stjärnbilden Sextanten och kretsar runt en annan stjärna. Under det senaste årtiondet har pulsaren aktivt dragit till sig material från sin kompanjon, som ansamlas i en skiva runt pulsaren och långsamt rör sig mot densamma.

Sedan denna massansamlingsprocess inleddes har den svepande strålen varit mycket försvagad och pulsaren har växlat mellan två lägen. I det “höga” läget sänder pulsaren ut stark röntgenstrålning, ultraviolett ljus och synligt ljust, medan den i sitt “låga” läge är svagare i dessa våglängdsområden samtidigt som den sänder ut mer radiostrålning. Pulsaren kan förbli i vardera av dessa två lägen under flera sekunder eller minuter för att sedan växla till det andra läget på bara några få sekunder. Denna växlingsprocess har hittills förundrat forskarna.

“Vår omfattande observationskampanj för att förstå pulsarens beteende har involverat ett dussin teleskop på jorden och i rymden” säger Fransesco Coit Zelati, forskare vid Institute of Space Sciences i Barcelona, Spanien, och en av de två huvudförfattarna till artikeln. I kampanjen ingick ESO:s Very Large Telescope (VLT) och ESO:s New Technology Telescope (NTT), som detekterade synligt och nära infrarött ljus liksom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, som detekterade radiostrålning. Under två dygn i juni 2021 observerades pulsarsystemet när det gjorde över 280 växlingar mellan sitt låga och höga läge.

“Vi har upptäckt att lägesväxlingen uppstår av ett komplicerat samspel mellan pulsarvinden, ett flöde av energirika partiklar som lämnar pulsaren, och materia som faller in mot pulsaren” säger Coti Zelani, som också är ansluten till INAF.

I det låga läget kastas material som rör sig mot pulsaren utåt i en smal jetstråle vinkelrätt mot ansamlingsskivan. Med tiden samlas detta material allt närmare pulsaren och träffas så småningom av vinden som blåser bort från pulsaren, vilket får materialet att hettas upp. Systemet är nu i sitt höga läge och lyser starkt i röntgen, ultraviolett och synligt ljus. Slutligen för jetstrålen med sig klumpar av het materia bort från pulsaren. Med mindre hett material kvar i skivan lyser systemet svagare och växlar tillbaka till sitt låga läge.

Denna upptäckt förklarar pulsaren J1023:s underliga beteende, men astronomerna har ännu mycket att lära genom att studera detta system ytterligare. ESO:s teleskop kommer även fortsättningsvis att bidra till dessa observationer, i synnerhet ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), som nu konstrueras i Chile, som kommer att ge en oöverträffad vy av mekanismerna i J1023. “ELT kommer att ge oss viktig information om hur mängden, fördelningen, dynamiken och energierna i det infallande materialet runt pulsaren påverkas av växlingen mellan de två lägena” avslutar Sergio Campana, forskningsdirektör vid INAF Brea Observatory och medförfattare till studien.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418).

 

Forskarlaget utgörs av 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, Italien [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, Italien [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna; Bologna), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Rom, Italien [INAF Roma]); INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Rom, Italien; Sapienza Università di Roma, Rom, Italien), S.Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Rom, Italien; 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 China, Hefei, Kina; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, 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, Neapel, Italien), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Nederländerna), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi) och F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spanien; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien).

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) är en internationell astronomisk anläggning som drivs i partnerskap mellan ESO, National Science Foundation (NSF, USA) och National Institutes of Natural Sciences (NINS, Japan), tillsammans med Chile. ALMA finansieras av ESO genom dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och National Science and Technology Council (NSTC) i Taiwan, och av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Konstruktionen och driften av ALMA leds av ESO för dess medlemsstater, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) genom Associated Universities, Inc. (AUI) för Nordamerika, och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT
• Foton på ALMA
• Foton på NTT
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

 

Kontakter

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

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

Sergio Campana
INAF Brera Observatory
Merate, Italy
Tel: +39 02 72320418
E-post: 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
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2315 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.