La o distanta de aproximativ 4.400 ani lumina de Terra, in constelatia Sextantul, se gaseste un sistem stelar binar extraordinar, care contine o stea neutronica ce se roteste foarte repede si care, in iunie 2013, a trecut printr-o schimbare dramatica de comportament, care nu a mai fost observata pana acum, relateaza Agentia Spatiala Americana. Potrivit masuratorilor facute de Telescopul Spatial Fermi, jetul de radiatie radio a disparut, insa, in acelasi timp, sistemul a inceput sa straluceasca de cinci ori mai intens in raze gamma, cea mai puternica forma de lumina.
"Este aproape ca si cum cineva ar fi apasat pe comutator, aruncand sistemul dintr-o stare de energie scazuta intr-una cu energie mai ridicata", explica astrofizicianul Benjamin Stappers de la Universitatea din Manchester, Marea Britanie, care a condus efortul international pentru intelegerea acestei transformari uimitoare.
"Schimbarea pare sa reflecte o interactiune haotica intre pulsar si companionul sau, una ce ne ofera ocazia sa exploram o faza tranzitionala rara din viata acestui sistem binar", continua omul de stiinta.
Un sistem binar este format din doua stele aflate pe orbita in jurul centrului comun de masa. Sistemul de fata, cunoscut ca AY Sextantis, este format din pulsarul de 1,7 milisecunde PSR J1023+0038 - prescurtat J1023 - si o stea care contine aproximativ o cincime din masa Soarelui. Stelele efectueaza o rotatie completa pe orbita in doar 4,8 ore, ceea ce le face sa fie atat de apropiate incat pulsarul isi evaporeaza treptat companionul.
Atunci cand o stea masiva colapseaza si explodeaza, sub forma unei supernove, nucleul sau poate sa supravietuiasca ca o ramasita compacta numita stea neutronica sau pulsar, un obiect cosmic mic dar atat de dens incat comprima Soarele intr-o sfera nu mai mare decat Washington DC. Stelele neutronice tinere si izolate se rotesc de zeci de ori in fiecare secunda si genereaza fascicule de unde radio, lumina vizibile, raze X si radiatii gamma pe care astronomii le observa sub forma de pulsatii de fiecare data cand fasciculele trec pe langa Terra.
Pulsarii pot genera, de asemenea, emisii puternice, sau "vanturi", de particule energetice care se deplaseaza aproape cu viteza luminii. Aceasta putere vine de la campul magnetic al pulsarului, care se roteste rapid. Odata cu trecerea timpului pulsarii incetinesc iar aceste emisii scad in intensitate.
In urma cu mai mult de 30 de ani, astronomii au descoperit un alt tip de pulsar, care se roteste in 10 de milisecunde sau mai putin, ajungand la viteze de rotatie de pana la 43.000 rpm (rotatii pe minut). In timp ce pulsarii tineri sunt observati, de obicei, in stare de izolare, mai mult de jumatate din pulsarii milisecunde apar in sisteme binare, ceea ce sugereaza o explicatie pentru rotatia rapida.
"Astronomii au suspectat de multa vreme ca viteza pulsarilor milisecunda este amplificata prin transferul si acumularea de materie de la stelele companion, asa ca ne referim adesea la ei ca pulsari de reciclare", exolica Anne Archibald, cercetator post-doctoral la Institutul Olandez de Radio Astronomie (ASTRON) din Dwingeloo care a descoperit J1023 in 2007.
In timpul etapei initiale de transfer de materie, sistemul s-ar califica drept un sistem binar cu raze X si cu masa redusa, cu o stea neutronica care se roteste mai incet si care emite pulsatii de raze X pe masura de gazele fierbinti isi fac drum catre suprafata sa. Un miliard de ani mai tarziu, cand fluxul de materie se intrerupe, sistemul va fi clasificat ca un pulsar milisecunda, cu emisii radio alimentate de un camp magnetic care se roteste cu rapiditate.
Pentru a intelege mai bine rotatia J1023 si evolutia sa orbitala, sistemul a fost monitorizat constant pe lungimi de unda radio folosind Telescopul Lovell din Marea Britanie si Telescopul Radio Westerbork Synthesis din Olanda. Aceste observatii au aratat ca semnalul radio al pulsarului a disparut si au determinat cautarea unei schimbari asociate in proprietatile sale gamma.
Cu cateva luni inainte de acest moment, astronomii descoperisera un sistem mult mai indepartat care oscila intre stari de unde radio si stari de raze X in decurs de cateva saptamani. Localizat in M28, un roi globular de stele aflat la o distanta de circa 19.000 ani lumina, pulsarul cunoscut sub numele de PSR J1824-2452I a trecut printr-o emisie puternica de raze X in martie si aprilie 2013. Pe masura ce emisia de raze X s-a estompat la inceputul lunii mai, unda radio a pulsarului a aparut.
Redare artistica: Pulsarul J1023 inainte (sus) si dupa (jos) disparitia pulsului de unde radio (in verde) / Foto: Goddard Space Flight Center al NASA
Desi J1023 a ajuns la niveluri de energie mult mai ridicate si se afla considerabil mai aproape, aceste sisteme binare sunt similare in alte privinte. Astronomii sustin ca ambele trec prin ultimele zvacniri ale procesului de amplificare a acestor pulsari.
In J1023, stelele sunt suficient de apropiate pentru ca fluxul de gaze sa curga de la steaua companion catre pulsar. Rotatia rapida a pulsarului si campul magnetic intens sunt responsabile atat pentru undele radio cat si pentru puternicele sale vanturi. Atunci cand fluxul de unde radio este detectabil, vanturile pulsarului retin fluxul de gaze de la companion, impiedicand apropierea sa. Insa din cand in cand fluxul creste, facandu-si drum mai aproape de pulsar si stabilind un disc de acumulare.
Gazul din disc se compreseaza si se incalzeste, ajungand la temperaturi suficient de inalte incat sa emita raze X. Apoi, materialul din marginea interioara a discului isi pierde repede energia orbitala si coboara spre pulsar. Atunci cand ajunge la o altitudine de circa 80 de km, procesele implicate in crearea fluxului de unde radio sunt fie inchise fie, mai probabil, estompate.
Marginea interioara a discului probabil ca fluctueaza considerabil la aceasta altitudine. O parte din ea ar putea sa se accelereze spre exterior la o viteza apropiata de cea a luminii, formand doua jeturi de particule indreptate in directii opuse - un fenomen asociat in mod normal cu inchegarea gaurilor negre. Undele de soc din interiorul si de la periferia acestor jeturi sunt, cel mai probabil, o sursa de emisii de radiatii gamma stralucitoare, detectate de Fermi.
Rezultatele studiului au fost publicate in editia din 20 iulie a The Astrophysical Journal. Echipa a conchis ca J1023 este primul exemplu de sistem binari cu raze gamma, cu masa scazuta, compact si pasager vazut vreodata. Cercetatorii au anticipat ca sistemul va servi ca un laborator unic pentru a intelege cum pulsarii milisecunda se formeaza si pentru a studia detaliile felului in care se produce acumularea in cazul stelelor neutronice.
"Pana acum, Fermi a crescut numarul de pulsari cu raze gamma cunoscuti de aproape 20 de ori si a dublat numarul de pulsari milisecunda cunoscuti in galaxia noastra", a precizat Julie McEnery, cercetatorul de proiect pentru aceasta misiune in cadrul Goddard Space Flight Center al NASA din Greenbelt, Maryland. "Fermi continua sa fie un motor uimitor pentru descoperirea pulsarilor."
0
12
