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    Gli astrofisici studiano pulsar ringiovanenti in una galassia vicina

    La pulsar a raggi X con la rotazione più lenta in un ammasso globulare è stata scoperta nella galassia di Andromeda. Questo oggetto è una stella di neutroni piccola e molto densa che estrae gas da una stella compagna. Il gas in caduta forma un punto caldo luminoso sulla superficie della stella di neutroni, che crea un effetto faro, perché la stella di neutroni ruota ogni 1,2 secondi. Credito:A. Zolotov

    Gli scienziati della Lomonosov Moscow State University hanno pubblicato i risultati di uno studio sull'esclusiva pulsar ultra-lenta XB091D. Si ritiene che questa stella di neutroni abbia catturato una compagna solo un milione di anni fa, e da allora, ha lentamente ripristinato la sua rapida rotazione. La giovane pulsar si trova in uno dei più antichi ammassi globulari della galassia di Andromeda, dove un tempo l'ammasso potrebbe essere stato una galassia nana.

    Muoiono grandi giovani stelle, esplodendo come supernovae luminose. In questo processo, gettano via gli strati esterni di materiale, e il nucleo si restringe, di solito diventando una stella di neutroni compatta e super densa. fortemente magnetizzato, questi ruotano rapidamente, facendo centinaia di giri al secondo, ma alla fine perdono la loro energia di rotazione e rallentano, emettendo sottili fasci di particelle. Irradiano un'emissione radio focalizzata che periodicamente attraversa la Terra, creando l'effetto di una fonte che pulsa regolarmente, spesso con un periodo di millisecondi.

    Al fine di ripristinare la sua giovinezza e accelerare la sua rotazione, la pulsar può accoppiarsi con una stella normale. Dopo essersi uniti per formare un sistema binario, la stella di neutroni inizia ad estrarre materia dalla stella, formando un disco di accrescimento caldo attorno a sé. Più vicino alla stella di neutroni, il disco gassoso viene lacerato dal campo magnetico della stella di neutroni, e la materia scorre su di essa, formando un "punto caldo":la temperatura qui raggiunge milioni di gradi, e il punto si irradia nello spettro dei raggi X. Una stella di neutroni rotante può quindi essere vista come una pulsar a raggi X, mentre la materia che continua a caderci dentro accelera la rotazione.

    Per circa 100, 000 anni - un semplice battito di ciglia nella storia dell'universo - la vecchia pulsar, che ha già rallentato a un giro ogni pochi secondi, può ancora una volta girare migliaia di volte più velocemente. Un evento così raro è stato osservato da un team di astrofisici dell'Università statale di Mosca Lomonosov, insieme a colleghi italiani e francesi. La pulsar a raggi X nota come XB091D è stata scoperta nelle prime fasi del suo "ringiovanimento, " e risulta essere la più lenta rotazione di tutte le pulsar ad ammasso globulare conosciute fino ad oggi. La stella di neutroni completa una rivoluzione in 1,2 secondi, più di 10 volte più lenta del precedente detentore del record. Secondo gli scienziati, l'accelerazione della pulsar è iniziata meno di 1 milione di anni fa.

    La scoperta è stata fatta utilizzando le osservazioni raccolte dall'osservatorio spaziale XMM-Newton tra il 2000 e il 2013, che sono stati combinati dagli astronomi dell'Università statale di Mosca Lomonosov in un database online aperto. L'accesso alle informazioni su circa 50 miliardi di fotoni di raggi X ha già consentito a scienziati di diversi paesi di scoprire una serie di oggetti precedentemente inosservati. Tra questi c'era la pulsar XB091D, che fu notato anche da un altro gruppo di astronomi italiani, che hanno pubblicato i loro risultati diversi mesi fa. XB091D è solo la seconda pulsar trovata al di fuori della nostra galassia e dei suoi satelliti più vicini, sebbene altre due di queste pulsar siano state successivamente rilevate utilizzando lo stesso catalogo online.

    La pulsar a raggi X con la rotazione più lenta in un ammasso globulare è stata scoperta nella galassia di Andromeda. Questo oggetto è una stella di neutroni piccola e molto densa che estrae gas da una stella compagna. Il gas in caduta forma un punto caldo luminoso sulla superficie della stella di neutroni, che crea un effetto faro, perché la stella di neutroni ruota ogni 1,2 secondi. Credito:A. Zolotov

    I risultati della prima analisi completa della sorgente di raggi X XB091D sono presentati in un articolo pubblicato da Ivan Zolotukhin, un ricercatore presso l'Università statale di Mosca Lomonosov, e i suoi coautori in Il Giornale Astrofisico .

    "I rivelatori su XMM-Newton rilevano solo un fotone di questa pulsar ogni cinque secondi. Pertanto, la ricerca di pulsar tra i numerosi dati XMM-Newton può essere paragonata alla ricerca di un ago in un pagliaio, " dice Ivan Zolotukhin. "In effetti, per questa scoperta abbiamo dovuto creare strumenti matematici completamente nuovi che ci permettessero di cercare ed estrarre il segnale periodico. Teoricamente, ci sono molte applicazioni per questo metodo, compresi quelli al di fuori dell'astronomia."

    Sulla base di un totale di 38 osservazioni XMM-Newton, gli astronomi sono riusciti a caratterizzare il sistema XB091D. La pulsar a raggi X ha circa 1 milione di anni, la compagna della stella di neutroni è una vecchia stella di dimensioni moderate (circa quattro quinti della massa del sole). Il sistema binario stesso ha un periodo di rotazione di 30,5 ore, e la stella di neutroni ruota una volta sul proprio asse ogni 1,2 secondi. In circa 50, 000 anni, accelererà sufficientemente per trasformarsi in una pulsar convenzionale al millisecondo.

    Gli astronomi sono stati anche in grado di determinare l'ambiente intorno a XB091D. Ivan Zolotukhin e i suoi colleghi hanno dimostrato che XB091D si trova nella vicina galassia di Andromeda, 2,5 milioni di anni luce di distanza, tra le stelle del denso ammasso globulare B091D, dove, in un volume di soli 90 anni luce di diametro, ci sono molti milioni di vecchi, stelle deboli. Si stima che il cluster stesso abbia fino a 12 miliardi di anni, quindi nessuna supernova recente con conseguente nascita di una pulsar si sarebbe verificata.

    "Nella nostra galassia, non si osservano pulsar a raggi X così lente in 150 ammassi globulari noti, perché i loro nuclei non sono abbastanza grandi e densi da formare stelle binarie vicine a una velocità sufficientemente elevata, " spiega Ivan Zolotukhin. "Questo indica che il nucleo del cluster B091D, con una composizione di stelle estremamente densa nell'XB091D, è molto più grande di quello del solito cluster. Quindi abbiamo a che fare con un oggetto grande e piuttosto raro, con un denso residuo di una piccola galassia che la galassia di Andromeda una volta divorò. La densità delle stelle qui, in una regione larga circa 2,5 anni luce, è circa 10 milioni di volte più alto che nelle vicinanze del sole."

    Secondo gli scienziati, è la vasta regione di stelle ad altissima densità nell'ammasso B091D che ha permesso a una stella di neutroni di catturare una compagna circa 1 milione di anni fa e iniziare il processo di accelerazione e "ringiovanimento".


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