Chandra von der NASA fängt einen Pulsar in einer Röntgenradarfalle ein

Der Supernova-Überrest G292.0 + 1.8 enthält einen Pulsar, der sich mit mehr als 1 Million Meilen pro Stunde bewegt, wie auf Chandras Bild zusammen mit einem optischen Bild der Digital Sky Survey zu sehen ist. Pulsare umkreisen schnell Neutronensterne, die entstehen können, wenn massereichen Sternen der Treibstoff ausgeht, sie kollabieren und explodieren. Diese Explosionen erzeugen manchmal einen “Kick”, der diesen Pulsar durch die Überreste einer Supernova-Explosion treibt. Zusätzliche Bilder zeigen eine Nahaufnahme dieses Chandra-Röntgenpulsars, den er 2006 und 2016 entdeckte, um seine beeindruckende Geschwindigkeit zu messen. Die roten Kreuze auf jeder Tafel zeigen die Position des Pulsars im Jahr 2006. Bildnachweis: Röntgenstrahlen: NASA / CXC / SAO / L. Shiet al.; Optisch: Palomar DSS2

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  • Um dies zu messen, verglichen die Forscher Bilder des Chandra-Röntgenobservatoriums G292.0 + 1.8 der NASA, die 2006 und 2016 aufgenommen wurden.
  • Pulsare können entstehen, wenn massereichen Sternen der Treibstoff ausgeht, sie kollabieren und explodieren und ein dichtes, schnell rotierendes Objekt zurücklassen.
  • Dieses Ergebnis könnte helfen zu erklären, wie einige Pulsare bei so bemerkenswert hohen Geschwindigkeiten beschleunigen.

Der Supernova-Überrest G292.0 + 1.8 enthält einen Pulsar, der sich mit mehr als einer Million Meilen pro Stunde bewegt. Dieses Bild enthält Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA (rot, orange, gelb und blau), die für diese Entdeckung verwendet wurden. Röntgenstrahlen werden mit einem optischen Bild aus dem Digitized Sky Survey kombiniert, einer terrestrischen Vermessung des gesamten Himmels.

Schnell rotierende Pulsare Neutronensterne entstehen, wenn massereichen Sternen der Treibstoff ausgeht, sie zusammenbrechen und explodieren. Diese Explosionen erzeugen manchmal einen “Kick”, der dazu führte, dass dieser Pulsar durch die Überreste der Supernova-Explosion lief. Der Kasten zeigt eine Nahaufnahme dieses Pulsars in Röntgenbildern von Chandra.

Um diese Entdeckung zu machen, verglichen die Forscher Chandras Bilder von G292.0 + 1.8, die 2006 und 2016 aufgenommen wurden. Ein paar ergänzende Bilder zeigen die Veränderung der Position des Pulsars über 10 Jahre. Die Änderung des Ortes der Quelle ist unbedeutend, da der Pulsar etwa 20.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, aber in diesem Zeitraum etwa 190 Milliarden km zurückgelegt hat. Die Forscher konnten es messen, indem sie hochauflösende Chandra-Bilder mit präziser Technologie kombinierten, um die Koordinaten des Pulsars und anderer Röntgenquellen anhand der genauen Positionen des Gaia-Satelliten zu verifizieren.

Pulsar-Standorte, 2006 und 2016. Kredit: Röntgenstrahlen: NASA / CXC / SAO / L. Shiet al.

Das Team berechnete, dass sich der Pulsar vom Zentrum des Supernova-Überrests mit mindestens 1,4 Millionen Meilen pro Stunde nach unten bewegte. Diese Geschwindigkeit ist etwa 30 % schneller als die vorherige Schätzung der Geschwindigkeit des Pulsars, die auf einer indirekten Methode basierte, um zu messen, wie weit der Pulsar vom Zentrum der Explosion entfernt ist.

Die neu bestimmte Pulsargeschwindigkeit deutet darauf hin, dass G292.0 + 1.8 und der Pulsar viel kleiner sein könnten, als Astronomen bisher angenommen hatten. Forscher schätzen, dass G292.0 + 1.8 vor etwa 2.000 Jahren von der Erde aus explodiert sein könnte und nicht vor 3.000 Jahren, wie zuvor angenommen. Diese neue Schätzung des Alters von G292.0 + 1.8 basiert auf der Extrapolation der Pulsarposition in der Vergangenheit, um mit dem Epizentrum der Explosion übereinzustimmen.

Viele Zivilisationen auf der ganzen Welt zeichneten zu dieser Zeit Supernova-Explosionen auf, was die Möglichkeit eröffnete, G292.0 + 1.8 direkt zu beobachten. G292.0 + 1.8 liegt jedoch für die meisten Zivilisationen der nördlichen Hemisphäre, die Sie vielleicht beobachtet haben, unter dem Horizont, und es gibt keine aufgezeichneten Beispiele für Supernovae, die auf der südlichen Hemisphäre in Richtung G292.0 +1.8 beobachtet wurden.

Nahaufnahme des Chandra-Bildzentrums für G292 + 1.8. Die Bewegungsrichtung des Pulsars (Pfeil) und die Position des Explosionszentrums (grünes Oval) sind als Funktion der in den optischen Daten sichtbaren Trümmerbewegung dargestellt. Die Position des Pulsars wurde vor 3.000 Jahren extrapoliert und das Dreieck zeigt die Unsicherheit des Induktionswinkels. Die Übereinstimmung des Ortes der Induktion mit dem Epizentrum der Explosion ergibt ein Alter von etwa 2.000 Jahren für den Pulsar und G292 + 1,8. Der Massenschwerpunkt (Schnittpunkt) der in den Trümmern detektierten Röntgenelemente (Si, S, Ar, Ca) liegt vor dem Explosionszentrum des sich bewegenden Pulsars. Die Asymmetrie der Trümmer in der oberen rechten Ecke der Explosion drückte den Pulsar nach links, während er den Impuls beibehielt. Bildnachweis: Röntgen: NASA / CXC / SAO / L. Shiet al.; Optisch: Palomar DSS2

Das Forschungsteam lernte nicht nur mehr über das Alter von G292.0 + 1.8, sondern untersuchte auch, wie die Pulsar-Supernova ihren mächtigen Schlag entfesselte. Es gibt zwei Hauptmöglichkeiten, die beide darin bestehen, dass das Supernova-Material nicht gleichmäßig in alle Richtungen ausgestoßen wird. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die bei der Explosion ausgestoßenen Neutrinos asymmetrisch aus der Explosion ausgestoßen werden, die andere besteht darin, dass die durch die Explosion erzeugten Rückstände asymmetrisch ausgestoßen werden. Wenn Materie eine bevorzugte Ausrichtung hätte, würde der Pulsar aufgrund eines physikalischen Prinzips namens Impulserhaltung in die entgegengesetzte Richtung geschoben.

Das Ausmaß der Neutrino-Asymmetrie, das zur Erklärung der hohen Geschwindigkeit im letzteren Ergebnis erforderlich wäre, wäre extrem und unterstützt die Interpretation, dass die Asymmetrie in den Explosionstrümmern dem Pulsar ihren Impuls gab.

Die durch diese Explosion auf den Pulsar übertragene Energie war enorm. Obwohl der Pulsar nur etwa 10 Meilen im Durchmesser hat, hat der Pulsar eine 500.000-fache Masse der Erde und bewegt sich 20-mal schneller als die Geschwindigkeit der Erde, die die Sonne umkreist.

Die neueste Arbeit von Xi Long und Paul Plucinksky (Center for Astrophysics | Harvard and Smithsonian) zu G292.0 + 1.8 wurde auf dem 240. Treffen der American Astronomical Society in Pasadena, Kalifornien, vorgestellt. Die Ergebnisse werden auch in einem Artikel diskutiert, der zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen wurde. Die anderen Autoren des Artikels sind Daniel Patnaud und Terence Gaetz, beide vom Center for Astrophysics.

Referenz: „Nächste Bewegung des Pulsars J1124-5916 in der verbleibenden galaktischen Supernova G292.0 + 1.8“ von Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky und Terrance J. Gaetz, Accepted, Astrophysical Journal.arXiv: 2205.07951

Das Marshall Space Flight Center der NASA verwaltet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory überwacht den wissenschaftlichen Betrieb von Cambridge, Massachusetts, und den Flugbetrieb von Burlington, Massachusetts.

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