Överst till vänster:En gigantisk blå stjärna, mycket mer massiv än vår sol, har genom kärnfusion i centrum förbrukat allt väte, helium och tyngre grundämnen upp till järn. Den har nu en liten järnkärna (röd prick) i mitten. Till skillnad från de tidigare stadierna av fusion absorberar fusionen av järnatomer, snarare än frigör, energi. Den fusionsfrigjorda energin som har hållit upp stjärnan mot sin egen vikt nu är borta, och stjärnan kommer snabbt att kollapsa, vilket utlöser en supernovaexplosion. Överst till höger:Kollapsen har börjat och producerar en supertät neutronstjärna med ett starkt magnetfält kl. dess mittpunkt (infälld). Neutronstjärnan, även om den innehåller cirka 1,5 gånger solens massa, är bara ungefär lika stor som Manhattan. Nederst till vänster:Supernovaexplosionen har kastat ut ett snabbt rörligt skal av skräp ut i det interstellära rymden. I det här skedet är skräpskalet tillräckligt tätt för att skyla alla radiovågor som kommer från neutronstjärnans område. att radiovågor inifrån kan komma ut. Detta gjorde det möjligt för observationer från VLA Sky Survey att upptäcka ljusa radiostrålningar som skapas när den snabbt snurrande neutronstjärnans kraftfulla magnetfält sveper genom det omgivande rymden och accelererar laddade partiklar. Detta fenomen kallas en pulsarvindnebulosa. Kredit:Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF
Astronomer som analyserar data från VLA Sky Survey (VLASS) har upptäckt en av de yngsta kända neutronstjärnorna - den supertäta kvarlevan av en massiv stjärna som exploderade som en supernova. Bilder från National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) indikerar att ljusa radioemissioner som drivs av den snurrande pulsarens magnetfält först nyligen har dykt upp bakom ett tätt skal av skräp från supernovaexplosionen.
Objektet, kallat VT 1137-0337, befinner sig i en dvärggalax 395 miljoner ljusår från jorden. Den dök först upp i en VLASS-bild från januari 2018. Den förekom inte på en bild av samma region som gjordes av VLA:s FIRST Survey 1998. Den fortsatte att dyka upp i senare VLASS-observationer 2018, 2019, 2020 och 2022
"Vad vi med största sannolikhet ser är en pulsarvindnebulosa", säger Dillon Dong, en utexaminerad Caltech som kommer att påbörja ett Jansky Postdoctoral Fellowship vid National Radio Astronomy Observatory (NRAO) senare i år. En pulsarvindnebulosa skapas när det kraftfulla magnetfältet hos en snabbt snurrande neutronstjärna accelererar omgivande laddade partiklar till nästan ljusets hastighet.
"Baserat på dess egenskaper är detta en mycket ung pulsar - möjligen så ung som bara 14 år, men inte äldre än 60 till 80 år", säger Gregg Hallinan, Dongs doktorandrådgivare vid Caltech.
Forskarna rapporterade sina fynd vid American Astronomical Societys möte i Pasadena, Kalifornien.
Dong och Hallinan upptäckte objektet i data från VLASS, ett NRAO-projekt som började 2017 för att undersöka hela himlen som är synlig från VLA—cirka 80 procent av himlen. Under en period på sju år genomför VLASS en fullständig genomsökning av himlen tre gånger, med ett av målen att hitta övergående objekt. Astronomerna hittade VT 1137-0337 i den första VLASS-skanningen från 2018.
Genom att jämföra den VLASS-skanningen med data från en tidigare VLA-himmelundersökning kallad FIRST avslöjades 20 särskilt lysande transienta objekt som kan associeras med kända galaxer.
"Denna stack ut eftersom dess galax upplever en explosion av stjärnbildning, och även på grund av egenskaperna hos dess radioutstrålning," sa Dong. Galaxen, kallad SDSS J113706.18-033737.1, är en dvärggalax som innehåller cirka 100 miljoner gånger solens massa.
När de studerade egenskaperna hos VT 1137-0337 övervägde astronomerna flera möjliga förklaringar, inklusive en supernova, gammastrålning eller tidvattenavbrottshändelse där en stjärna strimlas av ett supermassivt svart hål. De drog slutsatsen att den bästa förklaringen är en pulsarvindnebulosa.
VLA-bilder av platsen för VT 1137-0337 1998, vänster och 2018, höger. Objektet blev synligt för VLA någon gång mellan dessa två datum. Kredit:Dong &Hallinan, NRAO/AUI/NSF
I det här scenariot exploderade en stjärna som var mycket mer massiv än solen som en supernova och lämnade efter sig en neutronstjärna. Det mesta av den ursprungliga stjärnans massa blåstes utåt som ett skal av skräp. Neutronstjärnan snurrar snabbt och när dess kraftfulla magnetfält sveper genom det omgivande rymden accelererar den laddade partiklar, vilket orsakar stark radioemission.
Inledningsvis blockerades radioutstrålningen från insyn av skalet av explosionsskräp. När skalet expanderade blev det gradvis mindre tätt tills radiovågorna från pulsarvindnebulosan till slut kunde passera igenom.
"Detta hände mellan den FÖRSTA observationen 1998 och VLASS-observationen 2018," sa Hallinan.
Det förmodligen mest kända exemplet på en pulsarvindnebulosa är krabbanebulosan i stjärnbilden Oxen, resultatet av en supernova som lyste starkt år 1054. Krabban är lätt synlig idag i små teleskop.
"Föremålet vi har hittat verkar vara cirka 10 000 gånger mer energiskt än krabban, med ett starkare magnetfält," sa Dong. "Det är troligen en framväxande "superkrabba", tillade han.
Medan Dong och Hallinan anser att VT 1137-0337 sannolikt är en pulsarvindnebulosa, är det också möjligt att dess magnetfält kan vara tillräckligt starkt för att neutronstjärnan ska kvalificera sig som en magnetar - en klass av supermagnetiska objekt. Magnetars är en ledande kandidat för ursprunget till de mystiska Fast Radio Bursts (FRB) som nu studeras intensivt.
"I så fall skulle det här vara den första magnetaren som fångades på bar gärning, och det är också extremt spännande," sa Dong.
Vissa snabba radioutbrott har faktiskt visat sig vara associerade med ihållande radiokällor, vars natur också är ett mysterium. De har en stark likhet i sina egenskaper med VT 1137-0337, men har inte visat några tecken på stark variation.
"Vår upptäckt av en mycket liknande källa som slås på tyder på att radiokällorna som är associerade med FRB:er också kan vara lysande pulsarvindnebulosor," sa Dong.
Astronomerna planerar att göra ytterligare observationer för att lära sig mer om objektet och för att övervaka dess beteende över tid. + Utforska vidare
