No final de junho de 2013, um binário excepcional contendo uma estrela de nêutrons que gira rapidamente sofreu uma mudança dramática no comportamento nunca antes observado. Farol de rádio do pulsar desapareceu, e, ao mesmo tempo que o sistema animou cinco vezes em raios gama, a forma mais poderosa de luz, de acordo com as medições por da NASA Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray .
Renderings do artista abaixo mostram um modelo de pulsar J1023 antes (em cima) e depois (inferior) a sua baliza de rádio (verde) desapareceu. Normalmente, o vento do pulsar pautas off fluxo de gás da companheira. Quando o fluxo de surtos, um disco de acreçãoformas e jatos de partículas de raios gama (magenta) obscurecer o feixe de rádio.
"É quase como se alguém virou um interruptor, transformando o sistema de um estado de menor energia para um de maior energia", disse Benjamin Stappers, um astrofísico da Universidade de Manchester, na Inglaterra, que liderou um esforço internacional para entender essa impressionante transformação. "A mudança parece refletir uma interação errática entre o pulsar eo seu companheiro, que nos permite uma oportunidade para explorar uma fase de transição raro na vida deste binário."
Um binário consiste em duas estrelas que orbitam em torno de seu centro de massa comum. Este sistema, conhecido como AY Sextantis, está localizada a cerca de 4.400 anos-luz na constelação de Sextante. É pares um pulsar 1,7 milissegundos chamado PSR J1023 0038 - J1023 para o short - com uma estrela que contém cerca de um quinto da massa do sol. As estrelas completar uma órbita em apenas 4,8 horas, o que coloca-los tão juntos que o pulsar gradualmente evaporar sua companheira.
Quando uma estrela massiva entra em colapso e explode como uma supernova, seu núcleo esmagado pode sobreviver como um remanescente compacto chamado de estrela de nêutrons ou pulsar, um objeto apertando mais massa do que o sol do em uma esfera do tamanho de Washington, DC novo isolado estrelas de nêutrons giram dezenas de vezes por segundo e gerar feixes de rádio, luz visível, raios-X e raios gama que os astrônomos observam como pulsos, sempre que os feixes varrem passado Terra. Pulsares também geram saídas poderosos, ou os "ventos" de partículas de alta energia em movimento perto da velocidade da luz. O poder para tudo isso vem do campo magnético que gira rapidamente do pulsar, e ao longo do tempo, como os pulsares relaxar, essas emissões desaparecer.
Mais de 30 anos atrás, os astrônomos descobriram outro tipo de pulsar rotativo em 10 milissegundos ou menos, atingindo velocidades de rotação até 43.000 rpm. Enquanto jovens pulsares normalmente aparecem isoladamente, mais da metade dos pulsares de milissegundo ocorrem em sistemas binários, o que sugeria uma explicação para sua rotação rápida.
"Os astrônomos já suspeitavam pulsares de milissegundo foram virou-se através da transferência e acumulação de matéria de suas estrelas companheiras, por isso muitas vezes se referem a eles como pulsares reciclados", explicou Anne Archibald, um pesquisador pós-doutorado no Instituto Holandês de Radioastronomia (ASTRON) em Dwingeloo que descobriu J1023 em 2007.
Durante a fase inicial de transferência de massa, o sistema poderia ser considerado um de baixa massa binário de raios-X , com uma estrela de nêutrons girando mais lento que emite pulsos de raios-X como o gás quente correu em direção a sua superfície. Um bilhão de anos mais tarde, quando o fluxo de matéria chega ao fim, o sistema seria classificado como um pulsar de milissegundo girou-se com as emissões de rádio alimentado por um campo magnético de rotação rápida.
Para entender melhor rotação do J1023 e evolução orbital, o sistema foi monitorado regularmente no rádio utilizando o telescópio Lovell no Reino Unido e no telescópio de rádio Síntese Westerbork , na Holanda. Estas observações revelaram que o sinal de rádio do pulsar tinha desligado e solicitado a busca de uma mudança associada em suas propriedades de raios gama.
Poucos meses antes, astrônomos descobriram um sistema muito mais distante que capotou entre os estados de rádio e raios-X, em questão de semanas. Localizado no M28, um aglomerado globular cerca de 19.000 anos-luz de distância, um pulsar conhecido como PSR J1824-2452I sofreu uma explosão de raios-X em março e abril de 2013. Dado que as emissões de raios-X esmaecido no início de maio, feixe de rádio do pulsar emergiu.
Enquanto J1023 chegou energias muito mais altas e é consideravelmente mais perto, os dois binários são de outra maneira muito similar. O que está acontecendo, os astrônomos dizem, são os últimos suspiros de pulverização catódica do processo de spin-up para estes pulsares.
Em J1023, as estrelas estão perto o suficiente para que uma corrente de gás flui da estrela parecida com o Sol para o pulsar. Rápida rotação do pulsar e intenso campo magnético são responsáveis tanto para o feixe de rádio e seu poderoso vento pulsar . Quando o feixe de rádio é detectável, o vento pulsar retém fluxo de gás do companheiro, impedindo-o de se aproximar muito de perto. Mas de vez em quando o fluxo de surtos, abrindo caminho para mais perto do pulsar eo estabelecimento de um disco de acreção.
Gás no disco torna-se comprimido e aquecido, atingindo temperaturas quentes o suficiente para emitir raios-X.
Gás no disco torna-se comprimido e aquecido, atingindo temperaturas quentes o suficiente para emitir raios-X.
Em seguida, o material ao longo da borda interna do disco rapidamente perde energia orbital e desce em direção ao pulsar. Quando cai a uma altitude de cerca de 50 milhas (80 km), os processos envolvidos na criação do feixe de rádio ou estão fechadas ou, mais provavelmente, obscurecida.
A borda interna do disco, provavelmente, varia consideravelmente a esta altitude. Algumas delas podem tornar-se acelerado para fora a velocidades próximas à da luz, formando jatos de partículas dupla disparando em direções opostas - um fenômeno mais tipicamente associada com acreção de buracos negros. As ondas de choque dentro e ao longo da periferia destes jatos são uma fonte provável da emissão de raios gama detectada pelo Fermi brilhante.
Os resultados foram publicados na edição de 20 de julho do The Astrophysical Journal. A equipe relata que J1023 é o primeiro exemplo de um transeunte, compacto binário de raios gama, de baixa massa já vi. Os pesquisadores esperam que o sistema servirá como um laboratório único para a compreensão de como pulsares de milissegundo formar e para estudar os detalhes de como acreção ocorre em estrelas de nêutrons.
"Até agora, Fermi tem aumentado o número de pulsares de raios gama conhecidos por cerca de 20 vezes e dobrou o número de pulsares de milissegundo dentro de nossa galáxia", disse Julie McEnery, cientista do projeto para a missão na NASA Goddard Space Flight Center . "Fermi continua a ser um motor incrível de descobertas pulsar".
The Daily Galaxy via Goddard Space Flight Center
Binário Pulsar Imagem Início da página Crédito: http://hdw.eweb4.com/out/300027.html
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