En grupp astronomer har upptäckt åtta millisekunderspulsarer belägna inom täta stjärnhopar, känd som "globulära kluster, " med hjälp av Sydafrikas MeerKAT-radioteleskop.

Millisekundens pulsarer är neutronstjärnor, den mest kompakta stjärnan som är känd, som snurrar upp till 700 gånger per sekund. Detta är den första pulsarupptäckten som använder MeerKAT-antennerna och den kommer från det synergiska arbetet i två internationella samarbeten, TRAPUM och MeerTIME, med de resultat som beskrivs i a Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society tidning publicerad idag.

Millisekunderpulsarer är extremt kompakta stjärnor som huvudsakligen består av neutroner, och är bland de mest extrema objekten i universum:de packar hundratusentals gånger jordens massa i en sfär med en diameter på cirka 24 km; och snurra med en hastighet av hundratals varv per sekund. De sänder ut en stråle av radiovågor som upptäcks av observatören vid varje rotation, som en fyr. Bildandet av dessa objekt förbättras kraftigt i de stjärnrika miljöerna i mitten av klothopar.

"Det är verkligen spännande att se potentialen för att hitta ett stort antal nya millisekunderspulsarer i klotkluster med hjälp av det utmärkta MeerKAT-teleskopet." säger professor Ben Stappers, från University of Manchester och co-PI i TRAPUM-projektet. "Det är också en förhandstitt på vad som kommer att vara möjligt med Square Kilometer Array-teleskopet som MeerKAT är en av föregångarna till."

Huvud författare, Alessandro Ridolfi, en postdoktor vid INAF och MPIfR sa:"Vi riktade MeerKAT-antennerna mot nio klotformiga kluster, och vi upptäckte nya pulsarer i sex av dem." Fem av dessa nya pulsarer kretsar runt en annan stjärna, och en av dessa, heter PSR J1823-3021G, är särskilt intressant:"På grund av sin mycket elliptiska bana, och massiv följeslagare, detta system är sannolikt resultatet av ett utbyte av partners:efter ett "nära möte":den ursprungliga partnern utvisades och ersattes av en ny sällskapsstjärna, " fortsätter Ridolfi.

Tasha Gautam, doktorand vid MPIfR i Bonn och medförfattare till artikeln, förklarar:"Denna speciella pulsar kan ha en hög massa, mer än två gånger solens massa, eller det kan vara det första bekräftade systemet som bildas av en millisekundspulsar och en neutronstjärna. Om det bekräftas av aktuella ytterligare observationer, detta skulle göra denna millisekundspulsar till ett formidabelt laboratorium för att studera fundamental fysik."

De åtta nya pulsarerna är bara toppen av ett isberg:observationerna som ledde till deras upptäckt använde endast cirka 40 av MeerKAT 64-antennerna och fokuserade endast på de centrala delarna av klothoparna.

TRAPUM-samarbetet (TRansients och PUlsars med MeerKAT) är ett av flera stora undersökningsförslag (LSP) som godkänts för att använda MeerKAT-teleskopet. Det leds av professor Stappers från University of Manchester och och professor Kramer (MPIfR/UoM). TRAPUM kommer att söka på himlen efter pulsarer och transienter med hjälp av den extremt höga känsligheten hos MeerKAT. En av platserna de kommer att leta efter är Globular Clusters. Detta resultat erhölls i samarbete med MeerTIME, en annan MeerKAT LSP, och använde sin infrastruktur för att fånga in data.

Detta arbete fungerade också som en testbädd för TRAPUM-samarbetet för att bättre planera den fullfjädrade pulsarundersökningen av klotkluster, som pågår just nu och som använder sig av alla nuvarande 64 rätter (och därmed ytterligare ökar i känslighet). Undersökningen kommer att bredda sökningen till många fler klotkluster, och kommer också att undersöka deras yttre regioner.

Drivs av SARAO, MeerKAT är det största radioteleskopet på södra halvklotet och ett av två SKA Observatory prekursorinstrument i Sydafrika. Beläget i Karooöknen, radioteleskopet kommer snart att utökas med ytterligare 20 skålar, vilket tar upp det totala antalet antenner till 84 och blir "MeerKAT+". Detta kommer senare gradvis att integreras i den första fasen av SKAO-projektet, vars konstruktion snart kommer att påbörjas och kommer att pågå till 2027. De första vetenskapliga observationerna av MeerKAT+ kan börja redan 2023, under teleskopets testfaser.