Astronomowie odkryli tajemniczy gwiezdny obiekt, który co 22 minuty emituje fale radiowe

Naukowcy odkryli nowy obiekt gwiezdny, potencjalnie niezwykle długookresowy magnetar, który podważa obecne rozumienie gwiazd neutronowych. Emitując fale radiowe co 22 minuty, najdłużej w historii, obiekt ten rzuca wyzwanie obecnym teoriom, ale oferuje obiecujący wgląd w gwiazda neutronowa Fizyka i ewolucja magnetyczna. Zespół planuje dalsze badania, mając nadzieję na odkrycie większej liczby tych niezwykłych ciał niebieskich.

Międzynarodowy zespół kierowany przez astronomów z węzła Międzynarodowego Centrum Badań w Radioastronomii Uniwersytetu Curtin (ICRAR) odkryli nowy typ obiektu gwiezdnego, który podważa nasze rozumienie fizyki gwiazd neutronowych.

Obiekt może być bardzo wysokim magnetarem, który jest rzadkim rodzajem gwiazdy o niezwykle silnych polach magnetycznych, które mogą wytwarzać potężne wybuchy energii.

Do niedawna wszystkie znane magnetary uwalniały energię w odstępach od kilku sekund do kilku minut. Nowo odkryty obiekt emituje fale radiowe co 22 minuty, co czyni go najdłuższym okresem magnetycznym, jaki kiedykolwiek odkryto.

Badanie zostało opublikowane 19 lipca w czasopiśmie Natura.

Animacja opisująca wykrywanie, zachowanie obiektu i jego wygląd. Źródło: ICRAR

Obserwacje i wyniki

Astronomowie odkryli obiekt za pomocą Murchison Widefield Array (MWA), radioteleskopu w Wajarri Yamaji Country w odległej Australii Zachodniej.

Magnetar, nazwany GPM J1839-10, znajduje się 15 000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Tarczy, powiedziała główna autorka, dr Natasha Hurley-Walker.

„Ten niezwykły obiekt kwestionuje nasze rozumienie gwiazd neutronowych i magnetarów, które są jednymi z najbardziej egzotycznych i ekstremalnych obiektów we wszechświecie” – powiedziała.

Ciało gwiezdne jest dopiero drugim tego rodzaju, jakie kiedykolwiek odkryto po odkryciu pierwszego przez studenta Tyrone O’Doherty z Curtin University.

Wizja artystyczna przedstawiająca radioteleskop Murchison Widefield Array obserwujący magnetar bardzo długiego okresu, 15 000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Tarczy. Źródło: ICRAR

Nowe zrozumienie magnesów

Początkowo społeczność naukowa była zdumiona ich odkryciem.

Opublikowali artykuł w Natura w styczniu 2022 opisuje tajemniczy przejściowy obiekt, który pojawia się i znika sporadycznie, emitując potężne promienie energii trzy razy na godzinę.

Pierwsza rzecz, która nas zaskoczyła, powiedziała dr Hurley Walker, honorowy przełożony O’Doherty’ego.

„Byliśmy tak zdezorientowani” – powiedziała. „Zaczęliśmy więc szukać podobnych obiektów, aby sprawdzić, czy było to odosobnione zdarzenie, czy tylko wierzchołek góry lodowej”.

Między lipcem a wrześniem 2022 roku zespół dokonał przeglądu nieba za pomocą teleskopu MWA. I szybko znaleźli to, czego szukali w GPM J1839-10. Emituje wybuchy energii, które trwają do pięciu minut – pięć razy dłużej niż pierwsze ciało.

Magnetar został odkryty przez radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA), a wiele innych obiektów na całym świecie przyłączyło się, aby potwierdzić odkrycie i zbadać obiekt. MeerKAT – Źródło: South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), Gran Telescopio Canarias – Źródło: Daniel López / IAC, Murchison Widefield Array – Źródło: Marianne Annereau, Giant Metrewave Radio Telescope – Źródło: NCRA, Australian SKA Pathfinder – Źródło: CSIRO / Dragonfly Media, Australia Very Large Array – Źródło: AUI / NRAO, XMM-Newton – Źródło: Europejska Agencja Kosmiczna

Potwierdzenie odkrycia

Kolejne teleskopy poszły za nim, aby potwierdzić odkrycie i dowiedzieć się więcej o unikalnych właściwościach obiektu.

Wśród nich były trzy CSIRO radioteleskopy w Australii, radioteleskop MeerKAT w RPA, 10-metrowy teleskop Grantecan (GTC) oraz kosmiczny teleskop XMM-Newton.

Uzbrojony w niebieskie współrzędne i ich charakterystykę GPM J1839-10, zespół zaczął również grzebać w archiwach obserwacyjnych czołowych światowych radioteleskopów.

„Wystąpił w obserwacjach przez Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach, a Very Large Array (VLA) w USA prowadził obserwacje sięgające 1988 roku” – powiedziała.

„To był dla mnie niesamowity moment. Miałem pięć lat, kiedy nasze teleskopy po raz pierwszy zarejestrowały impulsy z tego obiektu, ale przeszło to niezauważone i pozostawało ukryte w danych przez 33 lata.

„Tęsknili za tym, ponieważ nie spodziewali się znaleźć czegoś podobnego”.

Wrażenie artysty dotyczące wyjątkowo długiego magnesu. Obiekt emitował pięciominutowy impuls energii o długości fali radiowej przez co najmniej 33 lata. Źródło: ICRAR

Rzuć wyzwanie obecnym paradygmatom

Nie wszystkie magnetary wytwarzają fale radiowe. Niektóre znajdują się poniżej „linii śmierci”, krytycznego progu, przy którym pole magnetyczne gwiazdy staje się zbyt słabe, aby generować wysokoenergetyczne emisje.

„Obiekt, który wykryliśmy, obraca się bardzo wolno, wytwarzając fale radiowe – znajduje się poniżej linii śmierci” – powiedział dr Hurley-Walker.

„Zakładając, że jest to magnetar, obiekt ten nie powinien wytwarzać fal radiowych, ale je widzimy.

„I nie mówimy tylko o małym przebłysku emisji radiowej. Co 22 minuty emituje pięciominutowy impuls energii o długości fali i robi to od co najmniej 33 lat.

„Jakikolwiek mechanizm za tym stoi, jest wyjątkowy”.

Do przechowywania i udostępniania danych wykorzystanych w tym badaniu wykorzystano Pawsey Supercomputing Research Center. Źródło: Centrum Badań Superkomputerowych Pawsey

Czekamy na przyszłość

To odkrycie ma ważne implikacje dla naszego zrozumienia fizyki gwiazd neutronowych i zachowania pól magnetycznych w ekstremalnych środowiskach.

Stawia również nowe pytania dotyczące powstawania i ewolucji magnetyzmu i może rzucić światło na pochodzenie tajemniczych zjawisk, takich jak szybkie rozbłyski radiowe.

Zespół badawczy planuje przeprowadzić więcej obserwacji magnetara, aby dowiedzieć się więcej o jego właściwościach i zachowaniu.

Mają także nadzieję, że w przyszłości odkryją więcej tych tajemniczych obiektów, aby ustalić, czy rzeczywiście są to magnesy o bardzo długich okresach, czy nawet coś bardziej fenomenalnego.

Odniesienie: „Long Range Radio Transient Active for Three Decades” N. Hurley-Walker, N. Rea, SJ McSweeney, BW Meyers, E. Lenc, I. Heywood, SD Hyman, YP Men, TE Clarke, F. Coti Zelati, DC Price, C. Horváth, TJ Galvin, GE Anderson, A. cci, JS Morgan, KM Rajwade, B. Stappers i A. Williams, 1 9 lipca 2023 r Natura.
DOI: 10.1038/s41586-023-06202-5

MWA jest prekursorem największego na świecie obserwatorium radioastronomicznego Square Kilometre Array, które jest budowane w Australii i RPA. MWA świętuje w tym roku ważny kamień milowy, kończąc dekadę międzynarodowych operacji naukowych i odkryć.

Międzynarodowe Centrum Badań Radioastronomicznych (ICRAR) to wspólny projekt Curtin University i University of Western Australia przy wsparciu i finansowaniu rządu stanu Australii Zachodniej.

Uznajemy Wajarri Yamaji za tradycyjnych właścicieli i pierwotnych posiadaczy tytułu Inyarrimanha Ilgari Bundara, miejsca Obserwatorium Radioastronomicznego CSIRO Murchison, w którym znajduje się Murchison Widefield Array.

Pawsey Supercomputing Research Center w Perth – krajowy ośrodek superkomputerowy finansowany przez Tier 1 – pomógł przechowywać i przetwarzać obserwacje MWA wykorzystane w tych badaniach.