Gjennom en observasjonskampanje som involverte 12 teleskoper på bakken og i verdensrommet, inkludert tre ESO-anlegg, undersøkte astronomer den merkelige oppførselen til en pulsar, en ekstremt raskt roterende død stjerne.
Dette mystiske objektet er kjent for bytte mellom to lysstyrkemoduser nesten konstant, noe som til dags dato har vært en gåte.
Det har astronomer nå oppdaget plutselige utstøting av materieutgitt av pulsaren i svært korte perioder, er ansvarlige for disse særegne endringene.
«Vi bare observerte ekstraordinære kosmiske hendelserder enorme mengder materie, lik kosmiske kanonkuler, skytes ut i verdensrommet i løpet av svært kort tid (i størrelsesorden titalls sekunder), av et lite og tett himmelobjekt som roterer i ekstremt høye hastigheter», sier han. astronomen Maria Cristina Baglio.
Baglio er forsker ved New York University i Abu Dhabi, tilknyttet Italian National Institute of Astrophysics (INAF), og førsteforfatter av den vitenskapelige artikkelen som beskriver dette resultatet, publisert i fagtidsskriftet Astronomi og astrofysikk.
En pulsar, eller nøytronstjerne, er en død, magnetisk stjerne og raskt roterende, som sender ut en stråle av elektromagnetisk stråling ut i rommet.
Når den roterer, sveiper denne strålen over kosmos – omtrent som et fyrtårn som skanner det omkringliggende rommet – og blir oppdaget av astronomer når den skjærer jordens siktlinje. Denne effekten får stjernen til å se ut til å pulsere i lysstyrke når det observeres fra planeten vår.
PSR J1023+0038 (eller J1023 for kort) er en spesiell type pulsar som viser merkelig oppførsel.
Ligger ca 4500 lysår unna jorden, i stjernebildet Sextant går den i bane nær en annen stjerne.
I løpet av det siste tiåret har pulsaren aktivt fjernet materie fra sin følgesvenn, materie som samler seg i en skive rundt pulsaren og sakte faller mot den.
Siden denne prosessen med akkumulering av materie begynte, har skannestrålen praktisk talt forsvunnet og pulsen begynte å veksle ustanselig mellom to moduser.
I «høy»-modussender pulsaren ut skarpe røntgenstråler, ultrafiolett og synlig lys, mens i «lav»-modus blir den svakere for disse frekvensene, men sender ut mer på radiobølger.
Pulsen kan forbli i hver modus i flere sekunder eller minutter, og deretter bytte til den andre modusen på bare noen få sekunder. Til nå har denne endringen fascinert astronomer.
«Vår enestående observasjonskampanje designet for å forstå oppførselen til denne pulsaren involverte et dusin banebrytende bakke- og rombaserte teleskoper,» sier han. Francesco Coti Zelati, forsker ved Institute of Space Sciences, i Barcelona, Spania, og hovedforfatter av den vitenskapelige artikkelen.
Kampanjen inkluderte VLT (Very Large Telescope) og NTT (New Technology Telescope), begge fra ESO, som oppdaget synlig og nær-infrarød stråling, samt ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), hvorav ESO er en samboer.
Over to netter i juni 2021 observerte astronomer at systemet gjorde mer enn 280 skift mellom høy- og lavmodus.
«Vi fant at modusen endret seg resultater fra en intrikat interaksjon mellom pulsarvinden – en strøm av høyenergipartikler som beveger seg bort fra pulsaren – og stoffet som strømmer mot pulsaren, sier Coti Zelati, også tilknyttet INAF.
I lav modus blir materie som strømmer mot pulsaren utvist i en smal stråle vinkelrett på skiven. Gradvis akkumuleres denne saken nærmere og nærmere pulsaren og begynner å bli truffet av vinden som blåser fra den pulserende stjernen, noe som får saken til å varmes opp.
Systemet er da i høy modus, og skinner sterkt i røntgenstråler, ultrafiolett og synlig lys. Til slutt blir bobler av dette varme stoffet fjernet av pulsaren gjennom strålen. Med mindre varm materie i diskensystemet skinner mindre og bytter tilbake til lav modus.
Selv om denne oppdagelsen har låst opp mysteriet rundt J1023s merkelige oppførsel, har astronomer fortsatt mye å lære av å studere dette unike systemet, og ESOs teleskoper vil fortsette å hjelpe astronomer med å observere denne ganske særegne pulsaren.
Spesielt ESOs ELT (Extremely Large Telescope), som for tiden er under bygging i Chile, vil tilby et enestående syn på J1023s svitsjemekanismer.
«ELT vil tillate oss å få viktig informasjon om hvordan overflod, distribusjon, dynamikk og energi til materie som strømmer rundt pulsaren påvirkes av modusbytte», konkluderer han. Sergio Campanaforskningsdirektør ved Brera-observatoriet, INAF, og medforfatter av studien.
