Kredit:Röntgen:NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Optisk:Palomar DSS2
En ung pulsar flammar genom Vintergatan med en hastighet på över en miljon miles per timme. Denna stellar speedster, bevittnad av NASA:s Chandra X-ray Observatory, är ett av de snabbaste objekten i sitt slag som någonsin setts. Detta resultat lär astronomer mer om hur några av de större stjärnorna avslutar sina liv.
Pulsarer är snabbt snurrande neutronstjärnor som bildas när några massiva stjärnor får slut på bränsle, kollapsar och exploderar. Denna pulsar rasar genom resterna av supernovaexplosionen som skapade den, kallad G292.0+1.8, som ligger cirka 20 000 ljusår från jorden.
"Vi såg direkt rörelse av pulsaren i röntgenstrålar, något vi bara kunde göra med Chandras mycket skarpa syn", säger Xi Long från Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA), som ledde studien. "Eftersom det är så avlägset, var vi tvungna att mäta motsvarande bredden på en fjärdedel cirka 15 mil bort för att se denna rörelse."
För att göra denna upptäckt jämförde forskarna Chandra-bilder av G292.0+1.8 tagna 2006 och 2016. Från förändringen av pulsarens position under 10-årsperioden beräknade de att den rör sig minst 1,4 miljoner miles per timme från centrum av supernovaresten till nedre vänstra. Denna hastighet är cirka 30 % högre än en tidigare uppskattning av pulsarens hastighet som baserades på en indirekt metod, genom att mäta hur långt pulsaren är från explosionens centrum.
Den nyligen bestämda hastigheten för pulsaren indikerar att G292.0+1.8 och dess pulsar kan vara betydligt yngre än vad astronomer tidigare trott. Xi och hans team uppskattar att G292.0+1.8 skulle ha exploderat för cirka 2 000 år sedan sett från jorden, snarare än för 3 000 år sedan som tidigare beräknats. Flera civilisationer runt om i världen spelade in supernovaexplosioner vid den tiden, vilket öppnade för möjligheten att G292.0+1.8 observerades direkt.
"Vi har bara en handfull supernovaexplosioner som också har ett tillförlitligt historiskt register knutet till dem," sa medförfattaren Daniel Patnaude, också på CfA, "så vi ville kontrollera om G292.0+1.8 kunde läggas till detta grupp."
G292.0+1.8 är dock under horisonten för de flesta civilisationer på norra halvklotet som kan ha observerat det, och det finns inga registrerade exempel på att en supernova observerats på södra halvklotet i riktning mot G292.0+1.8.
Förutom att lära sig mer om åldern G292.0+1.8, undersökte forskargruppen också hur supernovan gav pulsaren dess kraftfulla kick. Det finns två huvudsakliga möjligheter, båda innebär att material inte stöts ut av supernovan jämnt i alla riktningar. En möjlighet är att neutriner som produceras i explosionen kastas ut från explosionen asymmetriskt, och den andra är att skräpet från explosionen kastas ut asymmetriskt. Om materialet har en föredragen riktning kommer pulsaren att sparkas i motsatt riktning på grund av fysikens princip som kallas bevarande av momentum.
Mängden asymmetri hos neutriner som krävs för att förklara den höga hastigheten i det här senaste resultatet skulle vara extrem, vilket stöder förklaringen att asymmetri i explosionsskräpet gav pulsaren dess kick. Detta överensstämmer med en tidigare observation att pulsaren rör sig i motsatt riktning från huvuddelen av den röntgenstrålande gasen.
Energin som gavs till pulsaren från denna explosion var gigantisk. Även om pulsaren bara är cirka 10 miles tvärsöver är massan 500 000 gånger jordens, och den färdas 20 gånger snabbare än jordens hastighet som kretsar runt solen.
"Denna pulsar är cirka 200 miljoner gånger mer energisk än jordens rörelse runt solen", säger medförfattaren Paul Plucinsky, också på CfA. "Det verkar ha fått sin kraftfulla kick bara för att supernovaexplosionen var asymmetrisk."
Den verkliga hastigheten genom rymden kommer sannolikt att vara högre än 1,4 miljoner miles per timme eftersom bildtekniken bara mäter rörelse från sida till sida, snarare än längs vår siktlinje till pulsarn. En oberoende Chandra-studie av G292.0+1.8 ledd av Tea Temim från Princeton University tyder på att hastigheten längs siktlinjen är cirka 800 000 miles per timme, vilket ger en total hastighet på 1,6 miljoner miles per timme. En artikel som beskriver detta arbete godkändes nyligen för publicering i The Astrophysical Journal .
Forskarna kunde mäta en så liten förskjutning eftersom de kombinerade Chandras högupplösta bilder med en noggrann teknik för att kontrollera pulsarens och andra röntgenkällors koordinater genom att använda exakta positioner från Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit.
Det senaste arbetet av Xi och teamet om G292.0+1.8 presenterades vid det 240:e mötet för American Astronomical Society-mötet i Pasadena, Kalifornien. Resultaten diskuteras också i en artikel som har godkänts för publicering av The Astrophysical Journal . + Utforska vidare
