Tähtitieteilijät ovat yli kahden vuosikymmenen ajan seuranneet järjestelmällisesti korkean energian gammasäteiden salaperäisiä lähteitä.
Yksi jäi kuitenkin huomaamatta – kirkkain tuntematon gammasäteilyn lähde Linnunradalla. Se näytti tulevan binaarijärjestelmästä, joka oli 2740 valovuoden päässä, mutta vain yksi tähdistä löydettiin.
Tähtitieteilijät ovat nyt ratkaissut mysteerin ja löytäneet toisen tähden tutkimalla gammasäteilytietoja vuosilta 2008-2018. Nämä kaksi tähteä muodostavat yhdessä yhden kummallisimmista binaarijärjestelmistä, joita olemme koskaan nähneet.
“Binaarinen tähtijärjestelmä ja sen sydämessä oleva neutronitähti, joka tunnetaan nyt nimellä PSR J1653-0158, ovat asettaneet uusia ennätyksiä”, kertoi tähtitieteilijä Lars Nieder Saksan Hannoverin Albert Einstein -instituutista.
“Olemme löytäneet superraskaan ja kevyen painon galaktisen tanssin: neutronitähti, jonka massa on hieman yli kaksinkertainen aurinkomme massaan, on erittäin raskas. Sen kumppanilla on noin kuusi kertaa tiheys, mutta vain yksi prosentti aurinkomme massasta.
“Tämä” outo pari “pyörii 75 minuutin välein nopeammin kuin kaikki tunnetut vertailukelpoiset binäärit.”
Vuodesta 2009 lähtien on ajateltu, että järjestelmän havaitsemat gammasäteet tulisi tuottaa gammaspulsarilla. Sitten vuonna 2014 gammasäteilylähteen röntgen- ja optiset havainnot löysivät muuttuvan tähden 75 minuutin jaksolla.
Se oli pieni seuratähti, ja tähtitieteilijät uskoivat, että 75 minuutin jakso vastaa kiertoratajaksoa, ja toinen tähti on gammasäteiden lähde.
Toista tähteä pidettiin pulsarina. Se on eräänlainen nopeasti pyörivä neutronitähti, joka antaa säteilyä napoiltaan pyörittäessään. Nämä säteet ovat vähän kuin majakka, jotka vilkkuvat (tai sykkivät) tarkkailijan ohi tähden pyörimisnopeudella.
Pulsari pyörii kuitenkin hyvin nopeasti, yli 500 kertaa sekunnissa. Millisekunnin pulssit pyörivät todella nopeasti; se muodostaa heidän nimensä 'millisekunnin' osan. Mutta PSR J1653-0158: lla on yksi suurimmista pyörimisnopeuksista, joita pulsseissa on koskaan havaittu.
Lisäksi tähdellä on erittäin heikko magneettikenttä.
Satelliitti on myös melko outo, koska sillä on uskomattoman pieni massa. Tiimi uskoo, että se on helium-valkoinen kääpiö, jonka pulsari on absorboinut. Tällainen järjestelmä tunnetaan mustan lesken binaarijärjestelmänä.
“Kääpiötähden jäännös kiertää pulsarin 1,3 kertaa maapallon ja kuun välisen etäisyyden vain 75 minuutissa nopeudella yli 700 kilometriä sekunnissa”, Nieder sanoi.
“ Tämä epätavallinen duo olisi voinut syntyä erittäin tiukasta binäärijärjestelmästä, jossa aine virtoi alun perin seuratähdestä neutronitähdeksi lisäämällä sen massaa ja saamalla sen pyörimään yhä nopeammin samalla heikentäen sen magneettikenttää.
Järjestelmän visualisointi (alaosa) verrattuna maahan ja kuuhun (ylhäältä). (Knispel / Clark / Max Planck Gravitational Physics Institute / NASA).
Tämä hypoteesi vahvistetaan radioaaltoryhmän tutkimuksilla. Jos pulsari lähettää ne, emme voi havaita niitä; tämä voi johtua siitä, että järjestelmää ympäröi tiheä materiaalipilvi kääpiötähdeltä. Gammasäteily olisi voinut tunkeutua tähän pilveen, mutta ei radioaaltoja.
Joka tapauksessa PSR J1653-0158 on vasta toinen löydetty millisekunnin pulssi, joka ei lähetä havaittavia radioaaltoja.
“Binaarijärjestelmissä, kuten nyt olemme löytäneet, pulsareita kutsutaan” mustiksi leskiksi “, koska samannimisten hämähäkkien tavoin he syövät niin sanottuja kumppaneitaan”, Clarke sanoi.
“Pulsari höyrystää satelliittinsa säteilyllä ja täyttää tähtijärjestelmän radioaalloille läpäisemättömällä plasmalla.”
Tutkimus on julkaistu The Astrophysical Journal Letters -lehdessä.
