Forskare som analyserar de första uppgifterna från Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) -uppdraget har hittat två stjärnor som kretsar runt varandra var 38:e minut - ungefär den tid det tar att strömma ett tv -drama. En av stjärnorna i systemet, kallad IGR J17062–6143 (J17062 för kort), är en snabbt snurrande, superdens stjärna kallad en pulsar. Upptäckten ger stjärnparet rekordet för den kortast kända orbitalperioden för en viss klass av pulsar binärt system.

Data från NICER visar också att J17062s stjärnor bara är cirka 186, 000 miles (300, 000 kilometer) från varandra, mindre än avståndet mellan jorden och månen. Baserat på parets häftiga orbitalperiod och separation, forskare som är involverade i en ny studie av systemet tror att den andra stjärnan är en vätefattig vit dvärg.

"Det är inte möjligt för en väterik stjärna, som vår sol, att vara pulsarens följeslagare, "sade Tod Strohmayer, en astrofysiker vid Goddard och huvudförfattare på tidningen." Du kan inte passa en sådan stjärna i en så liten bana. "

En tidigare 20-minuters observation av Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) 2008 kunde bara sätta en nedre gräns för J17062s omloppsperiod. NICER, som installerades ombord på den internationella rymdstationen i juni förra året, har kunnat observera systemet under mycket längre perioder. I Augusti, instrumentet fokuserade på J17062 i mer än sju timmar under 5,3 dagar. Genom att kombinera ytterligare observationer i oktober och november, vetenskapsteamet kunde bekräfta den rekordmässiga orbitalperioden för ett binärt system som innehåller vad astronomer kallar en accreting millisekund röntgenpulsar (AMXP).

När en massiv stjärna blir supernova, dess kärna kollapsar i ett svart hål eller en neutronstjärna, som är liten och supertät - ungefär lika stor som en stad men innehåller mer massa än solen. Neutronstjärnor är så heta att ljuset som de utstrålar passerar rödglödande, vitglödande, UV-het och går in i röntgendelen av det elektromagnetiska spektrumet. En pulsar är en snabbt snurrande neutronstjärna.

2008 års RXTE-observation av J17062 hittade röntgenpulser som återkommer 163 gånger i sekunden. Dessa pulser markerar platserna för hot spots runt pulsarens magnetpoler, så de tillåter astronomer att avgöra hur snabbt det snurrar. J17062:s pulsar roterar cirka 9, 800 varv per minut.

Hot spots bildas när en neutronstjärnas intensiva gravitationsfält drar material bort från en stjärnkamrat - i J17062, från den vita dvärgen - där den samlas in i en ackumuleringsskiva. Materia i skivan spiraler ner, så småningom tar sig fram på ytan. Neutronstjärnor har starka magnetfält, så materialet landar på stjärnans yta ojämnt, färdas längs magnetfältet till magnetpolerna där det skapar hot spots.

Den ständiga spärren av fallande gas får ackumulerande pulsarer att snurra snabbare. När de snurrar, hot spots kommer in och ut ur vyn på röntgeninstrument som NICER, som registrerar fluktuationerna. Vissa pulsarer roterar över 700 gånger per sekund, jämförbar med knivarna i en köksblandare. Röntgenfluktuationer från pulsarer är så förutsägbara att NICER:s följeslagarexperiment, Station Explorer för röntgenstyrning och navigeringsteknik (SEXTANT), har redan visat att de kan fungera som fyrar för autonom navigering med framtida rymdfarkoster.

Över tid, material från donatorstjärnan byggs upp på neutronstjärnans yta. När trycket i detta lager byggs upp till den punkt där dess atomer smälter, en rymd termonukleär reaktion inträffar, släppa ut energikvivalenten till 100 15 megaton bomber som exploderar över varje kvadratcentimeter, förklarade Strohmayer. Röntgen från sådana utbrott kan också fångas av NICER, även om man ännu inte har sett från J17062.

Forskarna kunde fastställa att J17062:s stjärnor kretsar runt varandra i en cirkulär bana, vilket är vanligt för AMXP. Den vita dvärggivarstjärnan är en "lätt, "bara cirka 1,5 procent av vår solmassa. Pulsaren är mycket tyngre, cirka 1,4 solmassor, vilket betyder att stjärnorna kretsar runt en punkt runt 1, 900 miles (3, 000 km) från pulsaren. Strohmayer sa att det är nästan som om givarstjärnan kretsar kring en stillastående pulsar, men NICER är tillräckligt känslig för att upptäcka en liten svängning i pulsarens röntgenutsläpp på grund av bogserbåten från donatorstjärnan.

"Avståndet mellan oss och pulsaren är inte konstant, "Sa Strohmayer." Det varierar med denna orbitalrörelse. När pulsaren är närmare, röntgenutsläppet tar lite mindre tid att nå oss än när det är längre bort. Denna tidsfördröjning är liten, bara cirka 8 millisekunder för J17062:s bana, men det ligger väl inom en känslig pulsarmaskin som NICER. "

Resultaten av studien publicerades den 9 maj i The Astrofysiska tidskriftsbrev .

NICER:s uppdrag är att tillhandahålla högprecisionsmätningar för att ytterligare studera fysik och beteende hos neutronstjärnor. Andra resultat från första omgången från instrumentet har gett detaljer om ett objekts termonukleära utbrott och undersökt vad som händer med ackretionsskivan under dessa händelser.

"Neutronstjärnor visar sig vara riktigt unika kärnfysiska laboratorier, ur markbaserad synpunkt, "sa Zaven Arzoumanian, en Goddard astrofysiker och ledande forskare för NICER. "Vi kan inte återskapa förhållandena på neutronstjärnor någonstans i vårt solsystem. Ett av NICER:s huvudmål är att studera subatomär fysik som inte är tillgänglig någon annanstans."

NICER är en Astrophysics Mission of Opportunity inom NASA:s Explorer -program, som ger frekventa flygmöjligheter för vetenskapliga undersökningar i världsklass från rymden med hjälp av innovativa, strömlinjeformad, och effektiva hanteringsmetoder inom heliofysik och astrofysik. NASA:s Space Technology Mission Directorate stöder SEXTANT -komponenten i uppdraget, visar pulsarbaserad rymdfarkostnavigering.