高速穿过宇宙空间的“炮弹”中子星

[ 录入者:Melipal | 时间:2019-05-04 21:34:07 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:775次 ]

原文标题:NASA’s Fermi Satellite Clocks ‘Cannonball’ Pulsar Speeding Through Space

作者:Francis Reddy   原文来自:NASA   Posted: 2019. 3. 20

编译:Melipal   审校:Linq

天文学家发现了一颗以250万英里的时速穿过宇宙空间的中子星——它的速度是如此之快,只需区区6分钟就可以跨越地球和月球之间的太空。这一发现是使用NASA的费米伽玛射线空间望远镜与美国国家科学基金会的卡尔·G·央斯基甚大天线阵(VLA)联合作出的。

脉冲星是高速自转的超级致密中子星,残留自大质量恒星的爆发。这颗名叫PSR J0002+6216(简称J0002)的中子星拥有一条发出射电辐射的尾迹,尾迹正指一场新近超新星爆发正在膨胀中的遗迹。

来自新墨西哥州索科洛(Socorro)美国国家射电天文台(NRAO)的科学家弗兰克·辛泽尔(Frank Schinzel)说:“由于这道狭窄的箭状尾迹和意外的视角,我们可以径直将脉冲星追溯到它的诞生地。对该天体的进一步研究将帮助我们更好地认识恒星爆发是如何将中子星‘踢’到如此高的速度的。”

新的射电观测结合NASA费米伽玛射线空间望远镜的10年数据,揭示出了一颗从塑造自身的超新星冲击波逃逸而出的逃跑子星。点击下载NASA戈达德科学可视化工作室提供的高清视频(图片提供:NASA’s Goddard Space Flight Center)

辛泽尔与来自华盛顿美国海军实验室的合作者马修·克尔(Matthew Kerr)、NRAO的科学家戴尔·弗雷尔(Dale Frail)、乌尔瓦什·拉乌(Urvashi Rau)和桑杰伊·巴特纳加(Sanjay Bhatnagar)在加州蒙特利(Monterey)召开的美国天文学会高能天体物理会议期间展示了这一发现。一篇描述小组结果的论文即将在下一期《天体物理学报通信》杂志上出版。

脉冲星J0002是在2017年由公众科学项目Einstein@Home发现的,这一项目使用志愿者提供的计算机机时来处理费米卫星的伽玛射线数据。该计划已经累积了超过10000年的计算时间,由此辨认出了23颗伽玛射线脉冲星。

J0002位于仙后座,距离地球大约6500光年,每秒自转8.7周,每旋转一周都会释放一个伽玛射线脉冲。

这颗脉冲星距离超新星遗迹CTB 1中心约有53光年。它高速穿过星际气体,由此产生的冲击波形成了一道磁能尾迹,并将粒子加速,让它们发出VLA探测到的射电辐射。尾迹延伸了13光年,明确指向CTB 1的中央。

上图中的超新星遗迹CTB 1类似于一个幽灵般的泡状结构。这张图片是结合射电望远镜甚大天线阵(VLA)的数据(图片中央的橙色部分)、来自加拿大自治领射电天体物理台银道面巡天的历史数据(1.42 GHz以紫色和黄色表示,408 MHz以绿色表示)以及红外数据(蓝色)绘制的。VLA的数据清晰揭示出了来自脉冲星J0002+6216笔直的发光尾迹以及遗迹壳层弯曲的边缘。CTB的直径约有半度,等于满月的视直径。(图片提供:Composite by Jayanne English, University of Manitoba, using data from NRAO/F. Schinzel et al., DRAO/Canadian Galactic Plane Survey and NASA/IRAS)

结合费米的数据以及一种名为脉冲星计时的技术,小组计算出了脉冲星在垂直于视线的方向运动的速度和方向。

克尔说:“数据集采集的时间越长,脉冲星技术的能力就越为强大。费米迷人的10年数据对于作出这样的测量来说是至关重要的。”

该结果支持这样一种观点,也就是脉冲星是从产生CTB 1的超新星事件中以高速被踢出的,这起事件发生在大约1万年前。

J0002正以5倍于中子星平均状态、快于99%具有速度测量的脉冲星的速度穿过宇宙空间。最终它将逃离银河系。

首先超新星爆发的残片一度向外运行的速度快于J0002,但数千年后,壳层与星际介质的相互作用产生的阻力让遗迹膨胀减慢。同时脉冲星的行为更加接近炮弹,它稳定地飞过遗迹,在爆发过后大约5000年从遗迹逃出。

在这张深度曝光图片中可见CTB 1的气体氢发出的可见光,这是一个约10000年前爆发的大质量恒星的膨胀残留物。形成于坍缩星中央的脉冲星正在以极高的速度运行,已经完全离开了暗淡的壳层。(图片提供:Copyright Scott Rosen)

人们尚不清楚在超新星爆发期间将脉冲星加速到如此程度的确切机制,而对J0002的进一步研究将帮助为该过程提供线索。其中一个可能的机制涉及坍缩星的不稳定性,期间会形成一个由慢速运动的致密物质组成的区域,该区域可以存在足够长的时间并发挥“引力拖船”的作用,让新生的中子星向自己加速运动。

小组计划使用VLA、美国国家科学基金会的甚长基线阵(VLBA)以及NASA的钱德拉X射线天文台进行更多的观测。

美国国家射电天文台是美国国家科学基金会属下的设施,在与联合大学天文学研究机构的协议下运转。

NASA的费米伽玛射线空间望远镜由马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)NASA戈达德太空飞行中心管理的天体物理学与粒子物理学联合项目,是与美国能源部合作开发的,来自法国、德国、意大利、日本、瑞典以及美国的学术机构和合作伙伴对此作出了重要贡献。

(全文完)

Tags:脉冲星 超新星遗迹 加速

责任编辑:Melipal

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