Blinkandet från en närliggande stjärna har dragit
MIT-astronomers (Massachusetts Institute of Technology) intresse till ett mystiskt stjärnsystem 3000 ljusår från jorden. Stjärnkonstellationen verkar
vara en tidigare okänd "Black Widow Pulsar" - en snabbt snurrande
neutronstjärna, eller pulsar, som cirklar runt och långsamt konsumerar en
mindre följeslagare (stjärna).
Astronomer känner hittills till cirka 25 Black Widow
Pulsarer i Vintergatan. Denna nu upptäckta kallad ZTF J1406 + 1222, har den
kortaste omloppsperioden som hittills identifierats som en pulsar med sin följeslagar. Dess omloppstid om varandra är ett varv var 62: e minut. Systemet är unikt
genom att det verkar vara värd för en tredje något avlägsen stjärna från de
andra två vilkens omloppstid runt de två inre stjärnorna tar 10000 år. Denna
som man antar tredubbla Black Widow Pulsar väcker frågan om hur ett sådant
system kan ha bildats.
Baserat på observationer föreslår MIT-teamet följande
ursprungshistoria: Som med de flesta Black Widow Pulsarer uppstod
trippelsystemet sannolikt ur en tät konstellation av äldre stjärnor i ett
klotformigt stjärnkluster. Detta kluster kan ha drivit in i Vintergatans
centrum, där gravitationen hos det centrala svarta hålet var tillräckligt stark
för att dra isär klustret medan den tredubbla Black Widow Pulsaren lämnades
intakt (den bildades helt enkelt).
"Det visar på ett komplicerat
födelsescenario", säger Kevin Burdge, Pappalardo Postdoctoral Fellow vid
MIT: s fysikinstitution. "Det här Black Widow Pulsar systemet har
förmodligen svävat runt i Vintergatan längre än solen har funnits."
Burdge är författare till en studie om fenomenet som
nyligen publicerats i Nature där teamets upptäckt beskrivs. Forskarna använde
ett nytt tillvägagångssätt för att upptäcka trippelsystemet. Medan de flesta Black
Widow Pulsar hittas genom dess gamma- och röntgenstrålning som emitteras ur den
centrala pulsaren, använde laget i detta fall synligt ljus och specifikt blinkningen
från dubbelstjärnans följeslagare (den
tredje stjärnan).
En Black Widow Pulsarer drivs av en pulsar - snabbt snurrande neutronstjärnor som är de kollapsade kärnorna av massiva stjärnor. Pulsarer har en stor rotation de snurrar runt sin axel på några millisekunder och avger då blixtar av högenergisk gamma och röntgenstrålning.
Normalt roterar pulsarer långsammare över tid och stannar
av snabbt i rotationshastighet över tid då de bränner av en enorm mängd energi (energin tar slut). Men en närliggande stjärna som i sitt omlopp
närmar sig pulsaren kan ge en pulsar nytt liv (energipåfyllning). Detta genom att en
stjärna som närmar sig gör att pulsarens gravitation drar til sig material från stjärnan vilket ger
ny energi för fortsatt rotation i hög hastighet och en längre livslängd för pulsaren.
Den "återuppväckta" pulsaren börjar då stråla ut energi som
ytterligare drar till sig stjärnans materia och så småningom förstör den (följeslagare två).
System som dessa kallas Black Widow Pulsarer på
grund av hur pulsaren liksom förbrukar det som den kommer åt av sin
följeslagare. Varje Black Widow Pulsar hittills har upptäckts genom dess
utsändade av gamma- och röntgenblixtar. Men ZTF J1406 + 1222 upptäckte Burdge genom
den optiska blinkningen från följeslagare tre.
Det visar sig att följeslagarens dagsida - den sida
som ständigt vetter mot pulsaren - kan vara många gånger varmare än nattsidan
på grund av den konstanta högenergistrålningen som den utsätts för från pulsaren.
"Jag tänkte, istället för att leta direkt efter
pulsaren att leta efter stjärnan som blir
av med sin energi", förklarar Burdge. För att testa denna teori tittade
Burdge och hans kollegor igenom optiska data som tagits av Zwicky Transient
Facility, ett observatorium i Kalifornien vilket tar bredfältsbilder av
natthimlen. Teamet studerade stjärnornas ljusstyrka för att se om någon
förändrades dramatiskt med en faktor 10 eller mer, på en tidsskala på ungefär
en timme eller mindre - tecken som indikerar närvaron av en följeslagare som
kretsar tätt runt en pulsar.
Teamet kunde välja ut de dussin kända Black Widow
Pulsarerna och då validera den metodens noggrannhet. De upptäckte sedan en
stjärna vars ljusstyrka förändrades med en faktor 13, var 62: e minut, vilket
indikerar att den sannolikt var en del av en ny tidigare okänd Black Widow Pulsar.
De letade upp stjärnan i observationer från området tagna
av Gaia, ett rymdteleskop som drivs av Europeiska rymdorganisationen och som ger
exakta mätningar av stjärnornas position och rörelse på himlen med syfte att
ha en aktuell stjärnkarta. När man tittar tillbaka genom årtionden från gamla
mätningar av stjärnan från Sloan Digital Sky Survey fann teamet att
dubbelstjärnan även drog med sig en annan avlägsen stjärna (den tredje stjärnan).
Märkligt nog har astronomerna inte direkt upptäckt
gamma- eller röntgenstrålning från pulsaren i dubbelstjärnsystemet vilket annars
är det vanliga sättet Black Widow Pulsarer
bekräftas. ZTF J1406+1222 anses därför vara en kandidat till en framtida
Black Widow Pulsar (ej helt en Black Widow Pulsar i dag men på väg att bli det) vilket laget hoppas kunna bekräfta genom framtida
observationer.
"Det enda vi vet säkert är att vi ser en
stjärna (andra stjärnan) med en dagsida som är mycket varmare än nattsidan och kretsar runt
något var 62: e minut", säger Burdge. – Allt verkar peka på att det är en Black
Widow Pulsar. Men det finns några konstiga saker så det är möjligt att det är
något helt nytt och okänt.
Kanske
första steget till en fullvärdig Black Widow Pulsar (min anm.)Alternativt något
helt outforskat fenomen. Namnet Black Widow svarta änkan är troligen kommit från spindeln svarta änkan vilken efter att ha befruktats av den i storlek mindre hanen äter upp denna.
Teamet planerar att fortsätta leta efter fler objekt
med den nya tekniken.
Bild vikipedia på fenomenet. Det blå och gröna är
optiska bilder av fältet där the black widow pulsar finns, den gröna indikerar
H-alfa-bågchocken. De röda och vita är sekundära chockstrukturer som upptäckts
i röntgen av Chandra X-ray Observatory.
