Astronomer i Japan brugte en supercomputer og en hypotetisk neutronstjerne til at forklare blinkende, gåtefulde genstande kendt som Ultra Luminous X-ray pulsars.
Resultater af supercomputer-simulering antyder en ny fyrtårnsmodel til ULX'er (Ultra Luminous X-ray sources). Rødt indikerer stærkere stråling. Pilene viser retningen for fotonstrømmen. Billede via NAOJ.
Pulsarer er genstande i rummet der blinke med meget præcise intervaller. Den bredt accepterede model for at forklare dem er fyrtårnsmodellen, der involverer en roterende, meget tæt neutronstjerne, der udsender en stærkt fokuseret stråle. Vi kan kun se bjælken, når den peger mod Jorden, ligesom vi ser blitz fra en fyrbjælke, når den peger vores vej. Der er mange slags pulsarer, med mange særegne fysiske manifestationer, og den 8. september 2016 annoncerede en forskergruppe ledet af Tomohisa Kawashima ved National Astronomical Observatory of Japan deres brug af en supercomputer for at tilføje endnu en mulighed på listen. Disse forskere sagde, at den centrale energikilde for gåtefulde pulserende ultralysende røntgenkilder - kaldet ULX'er - kunne være neutronstjerner, ikke sorte huller som tidligere antaget.
Deres papir er offentliggjort i Publikationer fra det astronomiske samfund i Japan.
Astronomer bemærkede først ULX'er i 1980'erne. I de mellemliggende år har astronomer fundet ca. en ULX pr. Galakse i nogle galakser, men andre galakser indeholder mange og nogle (som vores Mælkevej, indtil videre) overhovedet ingen. Hvis du antager, at ULX'er stråler lige i alle retninger, er de mere konsekvent lysende end nogen kendt stjerneproces, men det antager faktisk ikke nogen. I stedet har den populære model til at forklare dem været sort hulmodellen. Det er den klassiske model, der involverer et objekt med stærk tyngdekraft (det sorte hul), der trækker gas fra en ledsagerstjerne. Når gassen falder mod det sorte hul, kolliderer den med anden gas, opvarmes og skaber en lysende gas, som astronomer faktisk observerer, når de ser en ULX.
Derefter, i 2014, kastede røntgenstråleteleskopet NuSTAR en skruenøgle ind i bred accept af sort hulmodellen, da det opdagede uventet periodiske pulserede emissioner i en ULX med navnet M82 X-2. Opdagelsen af denne ULX-pulsar har fået astrofysikere til at ridse på hovedet, fordi sorte huller ikke skulle være i stand til at producere pulserede emissioner.
Kawashimas team bruger slet ikke sorte huller i sin model. I stedet viser holdets computersimuleringer, at en neutronstjerne kan give den nødvendige pulserede lysstyrke under visse betingelser. Forklaringen involverer noget torneret fysik, som du kan læse i deres erklæring, men de leverede også de to videoer nedenfor for at hjælpe med at forklare.
Den første video viser en kunstners indtryk af standardmodellen for en pulsar. Fotonstråler udsendes fra magnetpolerne i en neutronstjerne. Disse fotonstråler vrider sig på grund af den forkerte justering mellem magnetpolerne og rotationsaksen. Som et resultat, strålerne vender mod en observatør med regelmæssige intervaller, og pulsede emissioner observeres fra neutronstjernen.
Den anden video viser modellen foreslået af Kawashima og kollegers simuleringer, som de kaldte a ny kosmisk fyrtårnsmodel til ULX'er. De sagde:
Når gasser (rød) falder ned på en neutronstjerne, opvarmes akkretionssøjlerne af chokbølger og lyser lyst. Fotoner kan flygte fra søjlerne gennem sidevæggen og forhindrer ikke, at yderligere gas trækkes sammen. Derfor udsender disse kolonner fortsat en enorm mængde fotos. I denne model på grund af forkert justering mellem akkretionssøjlerne og rotationsaksen ændres forekomsten af tilskudssøjlerne periodisk med rotationen af neutronstjernen. Blændende pulserede emissioner kan observeres, når det tilsyneladende område af søjlerne når maksimalt.
For mere af fysikken i denne model, skal du huske at læse forskernes erklæring i Center for Computational Astrophysics (CfCA).
Dette team sagde, at det nu planlægger at udvikle sit arbejde yderligere ved at bruge denne nye fyrtårnsmodel til at studere de detaljerede observationsfunktioner ved ULX-pulsar M82 X-2 og til at udforske andre ULX-pulsar-kandidater.
Nederste linje: Astronomer i Japan brugte en supercomputer til at tilvejebringe en alternativ model - der involverede en neutronstjerne, ikke et sort hul - til at forklare gådefulde pulserende Ultra Luminous X-ray kilder (ULX).