Эта впечатляющая находка поможет астрономам лучше понять, как формируются и развиваются системы двойных нейтронных звезд.Пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды, сверхплотные останки массивных звезд, которые взорвались как сверхновые. Когда пульсар вращается, похожие на маяки лучи радиоволн, исходящие от полюсов его мощного магнитного поля, проносятся по космосу. Когда один из этих лучей проходит через Землю, радиотелескопы могут улавливать импульс радиоволн.
«Пульсары — одни из самых экстремальных объектов во Вселенной», — сказал Джо Свиггам, аспирант по физике и астрономии в Университете Западной Вирджинии в Моргантауне и ведущий автор статьи, принятой для публикации в Astrophysical Journal, в которой объясняется этот результат и его последствия. . «Открытие студентов показывает один из этих объектов в действительно уникальном стечении обстоятельств».Около 10 процентов известных пульсаров находятся в двойных системах; подавляющее большинство из них находится на орбите древних белых карликов-компаньонов.
Лишь немногие другие нейтронные звезды или звезды главной последовательности, такие как наше Солнце, вращаются вокруг орбиты. Причина недостатка систем двойных нейтронных звезд, по мнению астрономов, заключается в процессе образования пульсаров и всех нейтронных звезд.Когда массивная звезда становится сверхновой в конце своей нормальной жизни, взрыв может быть немного односторонним, нанося «удар» оставшемуся ядру звезды.
Когда это происходит, образовавшаяся нейтронная звезда летит в космос. Эти удары — и соответствующая потеря массы в результате взрыва сверхновой — означают, что шансы, что две такие звезды останутся гравитационно заблокированными в одной и той же системе, чрезвычайно малы.Этот пульсар, получивший официальное обозначение PSR J1930-1852, был обнаружен в 2012 году Сесилией Макгоф, которая в то время была ученицей средней школы Страсбурга в Вирджинии, и Де’Шанг Рэй, ученицей средней школы Пола Лоуренса Данбара.
Школа в Балтиморе, штат Мэриленд.Эти студенты участвовали в летнем семинаре Pulsar Search Collaboratory (PSC), который представляет собой образовательную программу, финансируемую NSF, которая вовлекает заинтересованных старшеклассников в анализ данных исследования пульсаров, собранных GBT. Студенты часто проводят недели и месяцы, изучая графики данных в поисках уникальной сигнатуры, которая идентифицирует пульсар. Те, кто определяет сильных кандидатов в пульсары, приглашаются в Грин-Бэнк для работы с астрономами, чтобы подтвердить свое открытие.
Астрономы определили, что этот новый пульсар является частью двойной системы, основываясь на разнице в частоте его вращения (оборотов в секунду) между первоначальным обнаружением и последующими наблюдениями.Однако обзоры той же области неба с помощью оптического телескопа не выявили видимого спутника — который был бы четко виден, будь то белый карлик или звезда главной последовательности. «Учитывая отсутствие каких-либо видимых сигналов и тщательный анализ времени появления пульсара, мы пришли к выводу, что наиболее вероятным спутником была другая нейтронная звезда», — сказал Свиггам.Дальнейший анализ синхронизации импульсов показывает, что две нейтронные звезды имеют самое большое расстояние, которое когда-либо наблюдалось в системе с двумя нейтронными звездами.
Некоторые пульсары в системах с двойными нейтронными звездами настолько близки к своему спутнику, что их орбитальные пути сопоставимы с размером нашего Солнца, и они совершают полный оборот менее чем за сутки. Орбитальный путь J1930-1852 составляет около 52 миллионов километров, что примерно соответствует расстоянию между Меркурием и Солнцем, и он обращается вокруг своего спутника каждые 45 дней. «Его орбита более чем в два раза больше орбиты любой ранее известной системы двойных нейтронных звезд», — сказал Свиггам. «Параметры пульсара дают нам ценные ключи к разгадке того, как могла образоваться подобная система. Открытия систем с выбросами, таких как J1930-1852, дают нам более ясную картину всего диапазона возможностей в двойной эволюции».Исследования, связанные с открытиями Pulsar Search Collaboration, продолжаются; Поскольку программа PSC продолжается, астрономы ожидают, что 130 терабайт данных, произведенных GBT стоимостью 17 миллионов фунтов, вероятно, откроют десятки ранее неизвестных пульсаров.
Сотрудничество по поиску пульсаров — это совместный проект Национальной радиоастрономической обсерватории и Университета Западной Вирджинии. Цель состоит в том, чтобы дать старшеклассникам опыт проведения реальных исследований.«Этот опыт научил меня, что не нужно быть« Эйнштейном », чтобы хорошо разбираться в науке», — сказал Макгоф, который сейчас учится в колледже с отличием Шрейера в Государственном университете Пенсильвании по специальности астрономия, астрофизика и физика. «Вы должны быть сосредоточенными, увлеченными и преданными своей работе».«Когда мы смотрим в небо и изучаем Вселенную, мы пытаемся понять, что там, — сказал Рэй, в настоящее время студент Общественного колледжа округа Балтимор, изучающий биологию, инженерию и службы экстренной медицинской помощи. «Этот опыт помог мне исследовать, вообразить и мечтать о том, что могло бы быть и чего мы еще не видели».
100-метровый телескоп Грин-Бэнк — крупнейший в мире полностью управляемый радиотелескоп. Его расположение в Национальной зоне радиосвязи защищает невероятно чувствительный телескоп от нежелательных радиопомех, позволяя проводить уникальные наблюдения.