Když masivní hvězdy dosáhnou konce svého životního cyklu, explodují v masivní supernově a odhodí většinu svého materiálu. Zbývá „milisekundový pulsar“, superhustá, vysoce magnetizovaná neutronová hvězda, která se rychle točí a vydává paprsky elektromagnetického záření. Nakonec tyto hvězdy ztratí svou rotační energii a začnou se zpomalovat, ale mohou se znovu zrychlit pomocí společníka.
Podle nedávné studie byl mezinárodní tým vědců svědkem této vzácné události, když pozoroval ultra-pomalý pulsar nacházející se v sousední galaxii Andromeda (XB091D). Výsledky jejich studie naznačily, že tento pulsar se zrychlil za poslední milion let, což je pravděpodobně výsledek zajatého společníka, který od té doby obnovuje svou rychlou rotační rychlost.
Obvykle, když se pulsary spárují s obyčejnou hvězdou, je výsledkem binární systém sestávající z pulsaru a bílého trpaslíka. K tomu dochází poté, co pulsar stáhne vnější vrstvy hvězdy a změní jej na bílého trpaslíka. Materiál z této vnější vrstvy pak vytváří kolem pulsaru akreční disk, který vytváří „horké místo“, které jasně vyzařuje v rentgenovém spektru a kde teploty mohou dosáhnout až milionů stupňů.
Tým byl veden Ivanem Zolotukhinem ze Sternberského astronomického ústavu na Moskevské státní univerzitě v Lomonosově (MSU) a zahrnoval astronomy z Toulouské univerzity, Národního ústavu pro astrofyziku (INAF) a Smithsonovské astrofyzikální observatoře. Výsledky studie byly zveřejněny v roce 2007 Astrofyzikální deník pod názvem „Nejpomalejší Spinning X-Ray Pulsar v extragalaktickém globulárním klastru“.
Jak uvádějí ve svém příspěvku, detekce tohoto pulsaru byla umožněna díky údajům shromážděným vesmírnou observatoří XMM-Newton z let 2000–2013. V této době XMM-Newton shromáždil informace o přibližně 50 miliardách rentgenových fotonů, které astronomové z MSU v Lomosově spojili do otevřené online databáze.
Tato databáze umožnila astronomům podrobněji se podívat na mnoho dříve objevených objektů. Patří sem XB091D, pulsar s periodou vteřin (aka. „Druhý pulsar“) umístěný v jednom z nejstarších kulových hvězdokup v galaxii Andromeda. Nalezení rentgenových fotografií, které by jim umožnily charakterizovat XB091D, však nebylo snadné. Jak Ivan Zolotukhin vysvětlil v tiskové zprávě MSU:
"Detektory na XMM-Newton detekují pouze jeden foton z tohoto pulsaru každých pět sekund." Proto lze hledání pulsarů mezi rozsáhlými daty XMM-Newton porovnat s hledáním jehly v kupce sena. Ve skutečnosti jsme pro tento objev museli vytvořit zcela nové matematické nástroje, které nám umožnily prohledávat a extrahovat periodický signál. Teoreticky existuje mnoho aplikací pro tuto metodu, včetně těch mimo astronomii. “
Na základě celkem 38 pozorování XMM-Newton tým dospěl k závěru, že tento pulsar (který byl v té době jediným známým pulsarem svého druhu mimo naši galaxii) je v nejranějších fázích „omlazení“. Zkrátka jejich pozorování naznačila, že pulsar začal zrychlovat před méně než 1 miliónem let. Tento závěr byl založen na skutečnosti, že XB091D je dosud nejpomalejší rotující globulární klastrový pulsar objevený dosud.
Neutronová hvězda dokončí jednu revoluci za 1,2 sekundy, což je více než 10krát pomaleji než předchozí držitel záznamu. Z údajů, které pozorovali, byli také schopni charakterizovat prostředí kolem XB091D. Například zjistili, že pulsar a jeho binární dvojice jsou umístěny v extrémně husté kulové hvězdokupě (B091D) v galaxii Andromeda - asi 2,5 milionu světelných let.
Odhaduje se, že tento shluk je starý 12 miliard let a obsahuje miliony starých slabých hvězd. Je to společník, který je hvězdou 0,8 sluneční hmoty a binární systém sám má rotační dobu 30,5 hodiny. A za přibližně 50 000 let odhadují, že pulsar bude dostatečně zrychlovat, aby měl opětovně měřenou rotační periodu v milisekundách - tj. Milisekundy.
Zajímavé je, že umístění XB910D v této obrovské oblasti hvězd s vysokou hustotou je to, co jí umožnilo zachytit společníka před asi miliónem let a zahájit proces „omlazení“ na prvním místě. Jak vysvětlil Zolotukhin:
"V naší galaxii nejsou ve 150 známých globulárních shlucích pozorovány žádné tak pomalé rentgenové pulsary, protože jejich jádra nejsou dostatečně velká a hustá, aby dostatečně blízko sebe vytvořila blízké binární hvězdy." To ukazuje, že jádro klastru B091D, s extrémně hustou kompozicí hvězd v XB091D, je mnohem větší než složení obvyklého klastru. Jedná se tedy o velký a poměrně vzácný objekt - s hustým zbytkem malé galaxie, kterou kdysi pohltila galaxie Andromeda. Hustota hvězd zde v oblasti, která je asi 2,5 světelných let, je asi 10 miliónkrát vyšší než v blízkosti Slunce. “
Díky této studii a matematickým nástrojům, které tým vyvinul, aby je našli, budou astronomové pravděpodobně v nadcházejících letech schopni znovu navrátit mnoho dříve objevených objektů. V těchto rozsáhlých souborech dat by mohlo být mnoho příkladů vzácných astronomických událostí, které čekaly, až budou svědky a řádně charakterizovány.
Další čtení: The Astrophysical Journal, Moskevská státní univerzita v Lomonosově
