Mimořádně pomalu rotující neutronová hvězda otřásá astrofyzikou

Vědci z University of Sydney a CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) objevili pomocí radioteleskopu ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) neutronovou hvězdu, která rotuje pomaleji než kterákoliv jiná dříve objevená. Toto zjištění zpochybňuje stávající modely chování neutronových hvězd a mohlo by ovlivnit naše chápání vývoje hvězd a charakteristik těchto hustých pozůstatků supernov.

Většina zhroucených hvězd rotuje s periodou několika sekund. V tomto případě trvá jedna otočka skoro hodinu. Australští vědci z University of Sydney a australské národní vědecké agentury CSIRO detekovali pravděpodobně neutronovou hvězdu, která rotuje pomaleji než kterákoli jiná, která byla kdy změřena. Žádná jiná neutronová hvězda vyzařující rádiové záření, z více než 3 000 dosud objevených, nerotuje tak pomalu.

Výsledky byly 5. června 2024 zveřejněny v Nature Astronomy.

Vedoucí autor Manisha Caleb z University of Sydney Institute for Astronomy řekl: „Je velmi neobvyklé objevit kandidáta na neutronovou hvězdu vyzařující rádiové pulsace tímto způsobem. Skutečnost, že se signál opakuje tak pomalým tempem, je mimořádná.“

Výzvy pro současné astrofyzikální modely

Tato neobvyklá neutronová hvězda vyzařuje rádiové světlo v periodě, která je příliš pomalá na to, aby odpovídala současným popisům chování rádiových neutronových hvězd. To poskytuje nový pohled na složité životní cykly hvězdných objektů.

Na konci svého života velké hvězdy o hmotnosti asi 10krát větší než Slunce spotřebují veškeré palivo a explodují ve velkolepém výbuchu, kterému říkáme supernova. Zůstává pozůstatek hvězdy tak hustý, že 1,4násobek hmotnosti našeho Slunce je zabalen do koule o průměru pouhých 20 kilometrů. Vzhledem k extrémní fyzice, se kterou tyto hvězdy kolabují, se neutronové hvězdy obvykle otáčejí neuvěřitelně rychle, přičemž jejich jedna otočka kolem své osy trvá pouhé sekundy nebo dokonce zlomky sekundy.

Unikátní pozorování radioteleskopem ASKAP

Nyní astronomové z University of Sydney a CSIRO objevili kompaktní objekt, který opakuje svůj signál v poměrně klidném tempu pouhé jedné hodiny. Objev byl učiněn pomocí radioteleskopu ASKAP na Wajarri Yamaji Country v západní Austrálii.

Radioteleskop ASKAP dokáže pozorovat velkou část oblohy najednou, což znamená, že dokáže zachytit věci, které výzkumníci ani nehledají. Vědec CSIRO Emil Lenc, spoluautor článku, řekl, že by tento podivný objekt nenašli, kdyby nebylo jedinečného designu radioteleskopu ASKAP. „Současně jsme sledovali zdroj gama paprsků a hledali rychlý rádiový záblesk, když jsem si všiml, že tento objekt pomalu problikává v datech. Tři velmi odlišné věci v jednom zorném poli,“ řekl Emil Lenc. „ASKAP je jedním z nejlepších dalekohledů na světě pro tento druh výzkumu, protože neustále skenuje velkou část oblohy, což nám umožňuje detekovat jakékoliv anomálie.“

Záhada dlouhodobých signálů

Původ tak dlouhého periodického signálu zůstává hlubokou záhadou, ačkoliv hlavními podezřelými jsou dva typy hvězd – bílí trpaslíci a neutronové hvězdy.

„Zajímavé je, jak tento objekt vykazuje tři odlišné emisní stavy, z nichž každý má vlastnosti zcela odlišné od ostatních. Radioteleskop MeerKAT v Jižní Africe sehrál zásadní roli v rozlišení těchto stavů. Kdyby signály nepocházely ze stejného bodu na obloze, nevěřili bychom, že jde o stejný objekt, který produkuje tyto různé signály,“ řekl Manisha Caleb.

Teoretické implikace a budoucí výzkum

Zatímco izolovaný bílý trpaslík s mimořádně silným magnetickým polem by mohl produkovat pozorovaný signál, je překvapivé, že blízcí vysoce magnetičtí izolovaní bílí trpaslíci nebyli nikdy objeveni. Naopak neutronová hvězda s extrémními magnetickými poli dokáže pozorované emise poměrně elegantně vysvětlit.

Pomalu rotující neutronová hvězda je pravděpodobným vysvětlením, vědci však uvedli, že nemohou vyloučit, že objekt je součástí binárního systému s neutronovou hvězdou nebo jiným bílým trpaslíkem.

Zkoumání nových hranic v astrofyzice

K potvrzení, zda jde o neutronovou hvězdu nebo bílého trpaslíka, bude zapotřebí další výzkum. Ať tak či onak, poskytne cenné poznatky o fyzice těchto extrémních objektů.

„Mohlo by nás to dokonce přimět přehodnotit naše desítky let staré chápání neutronových hvězd nebo bílých trpaslíků; jak vysílají rádiové vlny a jaká je jejich populace v naší Galaxii,“ řekl doktor Caleb.

Profesorka Tara Murphyová, přední radioastronomka a vedoucí Fyzikální školy na univerzitě v Sydney, řekla: „Až do příchodu našich nových teleskopů byla dynamická rádiová obloha relativně neprozkoumaná. Nyní jsme schopni se podívat do hloubky a často vidíme všechny druhy neobvyklých jevů. Tyto události nám dávají vhled do toho, jak fyzika funguje v extrémních prostředích.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/extraordinary-slow-spinning-neutron-star-shakes-astrophysics/ a https://www.sci.news/astronomy/slowest-spinning-radio-emitting-neutron-star-12994.html

autor: František Martinek