Sebuah pulsar dengan kerucut bersinar radiasi yang berasal dari kutub magnet. Pengamatan baru yang dilaporkan di Science kembali membuka perdebatan lama tentang bagaimana ini bekerja berputar bintang. (Kredit: European Space Agency / ATG medialab)
Pulsar - Bintang berputar kecil, lebih berat daripada matahari dan lebih kecil dari kota - telah membingungkan para ilmuwan sejak mereka ditemukan pada tahun 1967.
Sekarang, pengamatan baru oleh sebuah tim internasional, termasuk University of Vermont astrofisikawan Joanna Rankin, membuat bintang aneh bahkan lebih membingungkan.
Para ilmuwan mengidentifikasi sebuah pulsar yang mampu secara dramatis mengubah cara di mana ia bersinar. Hanya dalam beberapa detik, bintang dapat menenangkan gelombang radio sementara pada saat yang sama itu membuat X-ray emisi lebih terang.
Penelitian "menantang semua pulsar teori diusulkan emisi," tulis tim dalam edisi 25 Januari dari jurnal Science dan membuka kembali perdebatan berusia puluhan tahun tentang bagaimana ini bekerja bintang.
Tak terduga X-Ray
Seperti mercusuar alam semesta yang paling kuat, pulsar bersinar sinar gelombang radio dan radiasi lainnya untuk triliunan mil. Seperti neutron sangat magnet bintang-bintang dengan cepat memutar, sepasang balok menyapu oleh, muncul sebagai kilatan atau pulsa di teleskop di Bumi.
Menggunakan satelit teleskop sinar-X, dikoordinasikan dengan dua teleskop radio di tanah, tim mengamati pulsar yang sebelumnya dikenal untuk flip dan mematikan setiap beberapa jam antara yang kuat (atau "terang") emisi radio dan lemah (atau "tenang ") emisi radio.
Pemantauan secara bersamaan dalam sinar-X dan gelombang radio, tim ini mengungkapkan bahwa pulsar menunjukkan perilaku yang sama, tetapi secara terbalik, ketika diamati pada panjang gelombang sinar X. Ini adalah pertama kalinya bahwa switching emisi sinar-X telah terdeteksi dari pulsar.
Flipping antara kedua negara yang ekstrim - satu didominasi oleh X-ray pulsa, yang lain dengan pola yang sangat terorganisir pulsa radio - "sangat mengejutkan," kata Rankin.
"Seperti halnya cerah di X-ray kita menemukan bahwa emisi sinar-X juga menunjukkan pulsa, sesuatu yang tidak terlihat ketika emisi radio terang," kata Rankin, yang memimpin pengamatan radio. "Ini benar-benar tak terduga."
Tidak ada model saat pulsar mampu menjelaskan perilaku beralih. Semua teori sampai saat ini menunjukkan bahwa emisi sinar-X akan mengikuti emisi radio. Sebaliknya, pengamatan baru menunjukkan sebaliknya. "The fisika dasar dari sebuah pulsar belum pernah dipecahkan," kata Rankin.
Mencari Saklar
Penelitian ini disusun oleh sebuah tim kecil kemudian bekerja di University of Amsterdam, termasuk UVM ini Rankin, yang telah mempelajari pulsar ini, yang dikenal sebagai PSR B0943 +10, selama lebih dari satu dekade, Wim Hermsen dari SRON, Belanda Institute for Space Research di Utrecht, dan penulis utama pada kertas baru, Ben Stappers dari University of Manchester, Inggris, dan Geoff Wright dari Universitas Sussex, Inggris.
Para peneliti bergabung dengan rekan-rekan dari lembaga di seluruh dunia untuk melakukan pengamatan simultan dengan X-ray Badan Antariksa Eropa satelit, XMM-Newton, dan teleskop radio dua, Wave Telescope meter Raksasa (GMRT) di India dan Array Low Frequency ( LOFAR) di Belanda, untuk mengungkapkan apa yang sejauh perilaku yang unik ini pulsar.
"Ada kesepakatan umum tentang asal-usul emisi radio dari pulsar: itu disebabkan oleh elektron yang sangat energik, positron dan ion bergerak di sepanjang garis-garis medan medan magnet pulsar," jelas Wim Hermsen.
"Bagaimana tepatnya partikel dilepaskan dari permukaan bintang neutron dan dipercepat hingga energi tinggi seperti itu, bagaimanapun, adalah sebagian besar masih belum jelas," tambahnya.
Dengan mempelajari emisi dari pulsar pada panjang gelombang yang berbeda, penelitian tim telah dirancang untuk menemukan yang mana dari berbagai proses fisik yang mungkin terjadi di sekitar kutub magnet pulsar.
Alih-alih mempersempit kemungkinan mekanisme yang disarankan oleh teori, bagaimanapun, hasil dari kampanye tim mengamati menantang semua model yang ada untuk pulsar emisi. Beberapa obyek astronomi adalah sebagai membingungkan sebagai pulsar, dan meskipun hampir lima puluh tahun penelitian, mereka terus menentang upaya teori 'terbaik.
Dari lebih dari 2.000 pulsar ditemukan hingga kini, sejumlah dari mereka memiliki perilaku tak menentu, dengan emisi yang dapat menjadi lemah atau hilang dalam hitungan detik, tapi kemudian tiba-tiba kembali menit atau jam kemudian.
B0943 +10 adalah salah satu bintang menentu. Ditemukan di Pushchino Radio Astronomical Observatory dekat Moskow, "memiliki bintang ini dua kepribadian yang sangat berbeda," yang terungkap oleh Svetlana Suleymanova pada 1980-an, kata Rankin.
"Tapi kita masih dalam kegelapan tentang apa yang menyebabkan hal ini, dan pulsar lainnya, untuk beralih mode," kata Rankin. "Kami tidak tahu."
"Tapi fakta bahwa pulsar membuat memori keadaan sebelumnya dan kembali ke sana," kata Hermsen, "menunjukkan bahwa hal itu harus sesuatu yang fundamental."
Studi terbaru menunjukkan bahwa beralih antara "radio-terang" dan "radio-tenang" negara berkorelasi dengan dinamika pulsar. Sebagai pulsar memutar, periode berputar mereka melambat secara bertahap, dan dalam beberapa kasus proses lambat-down telah diamati untuk mempercepat dan memperlambat lagi, dalam hubungannya dengan switching pulsar antara negara-negara yang cerah dan tenang.
Ini korelasi antara rotasi pulsar dan emisi yang telah menyebabkan astronom bertanya-tanya tentang hubungan antara permukaan bintang dan banyak-besar magnetosfer sekitarnya, yang dapat memperpanjang untuk 30.000 mil.
Observasi ini baru "sangat menyarankan bahwa 'hotspot' temporer muncul dekat dengan kutub magnet pulsar yang switch on dan off dengan perubahan keadaan," kata Geoff Wright, salah satu astronom tim dari University of Sussex.
Tetapi hasilnya baru juga menunjukkan bahwa sesuatu di magnetosfer seluruh berubah secara tiba-tiba dan tidak hanya di kutub atau hotspot lainnya. "Sesuatu yang terjadi secara global," kata Rankin, seluruh bintang keseluruhan.
Agar emisi radio untuk bervariasi sehingga radikal pada rentang waktu pendek diamati, lingkungan global pulsar harus menjalani sangat cepat - transformasi - dan reversibel.
"Jika itu benar, itu berarti magnetosfer seluruh hidup dan terhubung dengan cara yang sangat penting," kata Rankin, memungkinkan perubahan dalam mode dasar pulsar yang bersinar dalam waktu sekitar satu detik, waktu kurang dari yang dibutuhkan untuk berputar sekali pada nya sumbu.
"Sejak beralih antara terang dan tenang pulsar menyatakan Link fenomena yang terjadi pada skala lokal dan global, pemahaman menyeluruh dari proses ini bisa mengklarifikasi beberapa aspek pulsar fisika," kata Hermsen. "Sayangnya, kita belum mampu menjelaskannya."
Model Tidak Bekerja
Tim berencana untuk mencari pola yang sama di X-ray yang telah diamati pada gelombang radio - untuk menyelidiki apa yang menyebabkan ini perilaku beralih. Mereka memilih sebagai subjek mereka PSR, B0943 +10 sebuah pulsar yang terkenal karena perilaku beralih pada panjang gelombang radio dan emisi sinar-X, yang lebih cerah daripada yang diharapkan untuk usia.
"Pulsar muda bersinar terang dalam sinar-X karena permukaan bintang neutron masih sangat panas. Tapi PSR B0943 +10 adalah lima juta tahun, yang relatif lama untuk sebuah pulsar: permukaan neutron bintang telah didinginkan saat itu, "jelas Hermsen.
Para astronom tahu hanya segelintir pulsar lama yang bersinar di X-ray dan percaya bahwa emisi ini berasal dari kutub magnet - situs di permukaan bintang neutron di mana percepatan partikel bermuatan dipicu. "Kami berpikir bahwa, dari kutub, partikel dipercepat pindahkan keluar ke magnetosfer, di mana mereka menghasilkan emisi radio, atau ke dalam, membombardir kutub dan menciptakan X-ray-emitting hot-spot," tambah Hermsen.
Ada dua model utama yang menggambarkan proses ini, tergantung pada apakah medan listrik dan medan magnet yang berperan memungkinkan partikel bermuatan untuk melarikan diri bebas dari permukaan bintang neutron. Dalam kedua kasus, telah berpendapat bahwa emisi sinar-X berikut bahwa gelombang radio.
Pemantauan pulsar dalam sinar-X dan gelombang radio pada saat yang sama, para astronom berharap untuk dapat membedakan antara dua model.
"Emisi X-ray dari pulsar PSR B0943 +10 indah mencerminkan switch yang terlihat pada panjang gelombang radio tetapi, mengejutkan kami, korelasi antara kedua emisi tampaknya terbalik: ketika sumber pada cerdas dalam gelombang radio, mencapai samar di X-ray, dan sebaliknya, "kata Hermsen.
Data baru juga menunjukkan bahwa sumber berdenyut dalam sinar-X hanya selama fase X-ray-terang - yang sesuai dengan keadaan tenang pada panjang gelombang radio. Selama fase ini, emisi X-ray tampaknya menjadi jumlah dari dua komponen: komponen berdenyut yang terdiri dari thermal X-ray, yang terlihat untuk mematikan selama fase X-ray-tenang, dan yang terus-menerus yang terdiri dari non -termal X-ray.
Tak satu pun dari model terkemuka untuk pulsar emisi memprediksi perilaku tersebut.
Dalam paruh kedua tahun 2013, tim berencana untuk mengulangi penelitian yang sama selama pulsar, PSR B1822 +09, yang menunjukkan sifat emisi radio yang sama tetapi dengan geometri yang berbeda.
Sementara itu, pengamatan ini akan membuat astrofisikawan teoritis sibuk menyelidiki mekanisme fisik kemungkinan yang dapat menyebabkan perubahan mendadak dan drastis untuk seluruh hasil pulsar magnetosfer dan sedemikian sandal penasaran bagaimana mereka bersinar.
Sumber : www.sciencedaily.com
