Efter mer än två decennier, ett internationellt forskarlag har identifierat en galaktisk mysteriumkälla för gammastrålar:en tung neutronstjärna med en följeslagare med mycket låg massa som kretsar runt den.

Genom att använda nya dataanalysmetoder som körs på cirka 10, 000 grafikkort i det distribuerade medborgarvetenskapsprojektet, Einstein@Home, teamet identifierade neutronstjärnan genom dess regelbundet pulserande gammastrålar i en djupsökning av data från NASA:s Fermi-satellit. Förvånande, neutronstjärnan är helt osynlig i radiovågor. Det binära systemet karakteriserades med en observationskampanj över det elektromagnetiska spektrumet, och slår flera rekord.

Neutronstjärnan snurrar också runt sin egen axel med mer än 30, 000 rpm, vilket gör den till en av de snabbast roterande. På samma gång, dess magnetfält – vanligtvis extremt starkt i neutronstjärnor – är exceptionellt svagt.

Astronomiska observationer från 2014 gjorde det möjligt att bestämma egenskaperna hos binärstjärnans banor. "Att en neutronstjärna ligger bakom gammastrålningskällan känd sedan 1999 ansågs troligt sedan 2009. 2014 efter observationer av systemet med optiska och röntgenteleskop blev det klart att detta är ett mycket tätt binärt system. Men alla sökningar för neutronstjärnan i den har hittills varit förgäves, " säger medförfattare till studien, Dr. Colin Clark från Jodrell Bank Center for Astrophysics vid University of Manchester.

För att entydigt bevisa existensen av en neutronstjärna, inte bara dess radiovågor eller gammastrålar, men också deras karakteristiska pulsationer måste detekteras. Neutronstjärnans rotation orsakar denna regelbundna blinkning, liknar det periodiska blinkandet av en avlägsen fyr. Neutronstjärnan kallas då en radio- eller gammapulsar, respektive.

"I binära system som det vi nu har upptäckt, pulsarer är kända som "svarta änkor" eftersom, som spindlar med samma namn, de äter sina partners, så att säga, " förklarar Clark. "Pulsaren förångar sin följeslagare med sin strålning och en partikelvind, fyller stjärnsystemet med plasma som är ogenomtränglig för radiovågor.

"Detta var den första Spider-pulsaren som gjordes genom samarbetet mellan Jodrell Bank och Albert Einstein Institute, men det finns flera fler kandidater för spindelbinärer precis som den här. Vår grupp inom Jodrell Bank övervakar dessa noggrant med optiska teleskop för att fastställa deras omloppsperioder med den precision som krävs för gammastrålpulsationssökningar för att definitivt identifiera dem. Vi är hoppfulla att detta är den första av många sådana upptäckter."

Den nya forskningen publicerad idag i, Astrofysiska tidskriftsbrev , möjliggjordes tack vare datorkraftassistansen från 10, 000 volontärer. Det internationella samarbetet den enorma beräkningskraften hos det medborgarvetenskapliga projektet Einstein@Home som en ny dataanalysmetod för att spåra neutronstjärnans svaga gammastrålningspulseringar i data från NASA:s Fermi Space Telescope.

Volontärerna donerade inaktiva beräkningscykler på grafikkorten (GPU) på sina datorer till Einstein@Home. På mindre än två veckor, teamet gjorde en upptäckt som skulle ha tagit århundraden av beräkningstid på en konventionell dator.

"Det binära stjärnsystemet och neutronstjärnan i dess hjärta, nu känd som PSR J1653-0158, sätta nya rekord, " förklarar Lars Nieder, Ph.D. student vid Albert Einstein Institute (AEI), Hannover och första författare till studien. "Vi har upptäckt den galaktiska dansen hos en supertungviktare med en flugvikt. Med något mer än dubbelt så stor massa som vår sol, neutronstjärnan är utomordentligt tung. Dess följeslagare har ungefär sex gånger densiteten av bly, men bara cirka 1 % av vår sols massa. Detta "udda par" kretsar var 75:e minut, snabbare än alla kända jämförbara binärer."

Efter att ha identifierat gammastrålpulsaren, laget sökte efter dess radiovågor. De hittade inga spår, även om de använde de största och känsligaste radioteleskopen i världen, inklusive Jodrell Banks Lovell-teleskop. PSR J1653-0158 blir därmed den andra snabbt roterande pulsaren från vilken inga radiovågor syns. Det finns två möjliga förklaringar:Antingen skickar pulsaren inga radiovågor mot jorden, eller, mer troligt, plasmamolnet omsluter binära stjärnsystemet så fullständigt att inga radiovågor når jorden.

I ett ytterligare steg, de sökte efter data från den första och andra observationskörningen av Advanced LIGO-detektorerna efter möjliga gravitationsvågor som neutronstjärnan skulle avge om den deformerades något. På nytt, sökningen misslyckades.