julio 4, 2022

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Chandra de la NASA captura un púlsar en una trampa de velocidad de rayos X

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El remanente de supernova G292.0+1.8 contiene un púlsar que se mueve a más de un millón de millas por hora, como se ve en la imagen de Chandra junto con una imagen óptica de Digitized Sky Survey. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y pueden formarse cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. A veces, estas explosiones producen una «patada», que hace que este púlsar corra a través de los restos de la explosión de la supernova. Imágenes adicionales muestran un primer plano de este púlsar en rayos X de Chandra, quien lo observó en 2006 y 2016 para medir esta notable velocidad. Las cruces rojas en cada panel muestran la posición del púlsar en 2006. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2

  • UNA[{» attribute=»»>pulsar is racing through the debris of an exploded star at a speed of over a million miles per hour.
  • To measure this, researchers compared NASA Chandra X-ray Observatory images of G292.0+1.8 taken in 2006 and 2016.
  • Pulsars can form when massive stars run out of fuel, collapse, and explode — leaving behind a rapidly spinning dense object.
  • This result may help explain how some pulsars are accelerated to such remarkably high speeds.

El remanente de supernova G292.0+1.8 contiene un púlsar que se mueve a más de un millón de millas por hora. Esta imagen presenta datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA (rojo, naranja, amarillo y azul), que se utilizó para hacer este descubrimiento. Los rayos X se combinaron con una imagen óptica del Digitized Sky Survey, un estudio terrestre de todo el cielo.

Los púlsares están girando rápido estrellas de neutrones que pueden formarse cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. A veces, estas explosiones producen una «patada», que es lo que hizo que este púlsar corriera a través de los restos de la explosión de la supernova. Un recuadro muestra un primer plano de este púlsar en los rayos X de Chandra.

Para hacer este descubrimiento, los investigadores compararon imágenes de Chandra de G292.0+1.8 tomadas en 2006 y 2016. Un par de imágenes complementarias muestran el cambio en la posición del púlsar durante el período de 10 años. El cambio en la posición de la fuente es pequeño porque el púlsar está a unos 20 000 años luz de la Tierra, pero ha viajado unos 190 000 millones de kilómetros durante ese tiempo. Los investigadores pudieron medir esto combinando las imágenes de alta resolución de Chandra con una cuidadosa técnica de verificación de las coordenadas del púlsar y otras fuentes de rayos X utilizando posiciones precisas del satélite Gaia.

Posiciones Pulsar, 2006 y 2016

Pulsar Positions, 2006 y 2016. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.

El equipo calculó que el púlsar se mueve al menos a 1,4 millones de millas por hora desde el centro del remanente de supernova hacia la parte inferior izquierda. Esta velocidad es aproximadamente un 30% mayor que una estimación previa de la velocidad del púlsar que se basó en un método indirecto, midiendo la distancia del púlsar desde el centro de la explosión.

La velocidad recién determinada del púlsar indica que G292.0+1.8 y su púlsar pueden ser significativamente más jóvenes de lo que pensaban los astrónomos. Los investigadores estiman que G292.0+1.8 habría explotado hace unos 2000 años visto desde la Tierra, en lugar de hace 3000 años como se había calculado anteriormente. Esta nueva estimación de la edad de G292.0+1.8 se basa en la extrapolación de la posición del púlsar en el tiempo para que coincida con el centro de la explosión.

Varias civilizaciones de todo el mundo estaban registrando explosiones de supernovas en ese momento, lo que abrió la posibilidad de que G292.0+1.8 pudiera observarse directamente. Sin embargo, G292.0+1.8 está por debajo del horizonte para la mayoría de las civilizaciones del hemisferio norte que pueden haberlo observado, y no hay ejemplos registrados de una supernova observada en el hemisferio sur en la dirección de G292.0+1.8.

G292+1.8 Primer plano

Una vista de primer plano del centro de la imagen Chandra de G292+1.8. Se muestra la dirección del movimiento del púlsar (flecha) y la posición del centro de la explosión (óvalo verde) en función del movimiento de los desechos observados en los datos ópticos. La posición del púlsar se extrapola a 3000 años y el triángulo representa la incertidumbre en el ángulo de extrapolación. La concordancia de la posición extrapolada con el centro de la explosión da una edad de unos 2000 años para el púlsar y G292+1.8. El centro de masa (cruz) de los elementos detectados por rayos X en los escombros (Si, S, Ar, Ca) está en el lado opuesto del centro de la explosión del púlsar en movimiento. Esta asimetría en los escombros en la esquina superior derecha de la explosión resultó en que el púlsar fuera empujado hacia la esquina inferior izquierda, para conservar el impulso. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2

Además de aprender más sobre la edad de G292.0+1.8, el equipo de investigación también examinó cómo la supernova le dio al púlsar su poderosa patada. Hay dos posibilidades principales, ambas relacionadas con material no expulsado por la supernova de manera uniforme en todas las direcciones. Una posibilidad es que neutrinos producidos en la explosión son expulsados ​​de la explosión asimétricamente, y el otro es que los desechos de la explosión son expulsados ​​asimétricamente. Si el material tiene una dirección preferida, el púlsar será expulsado en la dirección opuesta debido al principio de la física llamado conservación del momento.

La cantidad de asimetría de neutrinos necesaria para explicar la alta velocidad en este último resultado sería extrema, lo que respaldaría la explicación de que la asimetría en los restos de la explosión dio impulso al púlsar.

La energía transmitida al púlsar de esta explosión fue gigantesca. Aunque tiene solo unos 16 kilómetros de diámetro, la masa del púlsar es 500.000 veces mayor que la de la Tierra y viaja 20 veces más rápido que la velocidad de la Tierra en órbita alrededor del Sol.

El último trabajo de Xi Long y Paul Plucinksky (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian) sobre G292.0+1.8 se presentó en la reunión número 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, CA. Los resultados también se discuten en un artículo que ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal. Los otros autores del artículo son Daniel Patnaude y Terrance Gaetz, ambos del Centro de Astrofísica.

Referencia: “The Proper Motion of Pulsar J1124-5916 in the Remnant of the Galactic Supernova G292.0+1.8” por Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky y Terrance J. Gaetz, aceptado, El diario astrofísico.
arXiv:2205.07951

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

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