Nejrychlejší milisekundový pulsar J1748-2446ad

Jan Pacák, 20. února 2006

Vědcům pracujícím na radioteleskopu v Green BankuGBT – Green Bank Telescope, radioteleskop Roberta C. Byrda v Green Bank v Západní Virginii (79° 50′ 23,42″ západní délky, 38° 25′ 59,26″ severní šířky). Průměr antény je dle použitého radiového okna 100÷110 m. Radioteleskop je největším pohyblivým zařízením tohoto druhu na světě. Lze tak snímat celou oblohu od výšky 5° nad obzorem. Na rozdíl od většiny klasických antén je jeho talíř asymetrickým výřezem z paraboloidu o průměru 208 m a optická osa prochází 4 m od okraje antény. se podařilo najít nejrychlejší milisekundový pulsarMilisekundový pulsar – neutronové hvězdy s rotační periodou v rozmezí 1÷10 ms. Občas jsou také nazývány „recyklovanými“ pulsary. Většinou se jedná o binární systémy, ve kterých je rotace urychlena v důsledku přetoku hmoty z průvodce na neutronovou hvězdu. Moment hybnosti látky se při tom zachovává. Záblesky se zkracují a jejich perioda dosahuje milisekundových hodnot. rotující s frekvencí 716 Hz (perioda 1,4 ms). Téměř 23 let trvalo, než se podařilo překonat rekord 642 Hz (perioda 1,6 ms) u pulsaru B1937+21. Pokud má pulsarPulsar – neutronová hvězda, jejíž magnetická a rotační osa nemají shodný směr. Zářící oblasti v magnetických pólech hvězdy díky rotaci vytvářejí pro pozorovatele majákovým efektem pulsy, zpravidla radiové, výjimečně až rentgenové či gama. První pulsar byl objeven v roce 1967. hmotnost menší jak 2 M_S, musí být jeho poloměr  při této rotační rychlosti menší než 16 km.

Green Bank Telescope, obří radioteleskop s průměrem 100 metrů.

Určení maximální možné frekvence těchto zdrojů mikrovlnného a někdy dokonce i rentgenového záření je důležité pro velký okruh astrofyzikálních problémů, zahrnující například chování látky s extrémní hustotou nebo vysílání gravitačních vln.

Nejvíce milisekundových pulsarů můžeme nalézt v kulových hvězdokupáchKulová hvězdokupa – systém obsahující statisíce až miliony hvězd, držený pohromadě gravitací. Hvězdy v kulových hvězdokupách neobsahují prakticky žádné těžší prvky a jsou proto velmi staré. Vznikly z prvotního plynu – vodíku a hélia v zárodcích budoucích galaxií. . Je to proto, že v jádru hvězdokupy je velmi vysoká koncentrace hvězd (10⁴÷10⁶ pc⁻³), což umožňuje vytvoření binárních systémů, které jsou důležité pro vznik těchto objektů. Více jak 80% milisekundových pulsarů je součástí binárního systému. Výzkum se proto věnoval hmotným a hustým kulovým hvězdokupám, jako je Terzan 5. Vědecký tým pod vedením Jasona W. T. Hesselse v této hvězdokupě našel celkem 30 rychlých pulsarů. Všechna pozorování byla prováděna radioteleskopem GBTGBT – Green Bank Telescope, radioteleskop Roberta C. Byrda v Green Bank v Západní Virginii (79° 50′ 23,42″ západní délky, 38° 25′ 59,26″ severní šířky). Průměr antény je dle použitého radiového okna 100÷110 m. Radioteleskop je největším pohyblivým zařízením tohoto druhu na světě. Lze tak snímat celou oblohu od výšky 5° nad obzorem. Na rozdíl od většiny klasických antén je jeho talíř asymetrickým výřezem z paraboloidu o průměru 208 m a optická osa prochází 4 m od okraje antény..

Kulová hvězdokupa Terzan 5. Zdroj: Institute of Astronomy, University of Tokyo.

Pulsar J1748−2446ad byl poprvé objeven 10. listopadu 2004, pozorování bylo potvrzeno 8. ledna 2005. Poté následovala každý měsíc pěti až šestihodinová pozorování v pásmu se středem na 1 950 MHz a pološířkou 600 MHz. Pásmo bylo rozděleno na 786 kanálů sledovaných se vzorkováním 82 μs. Při zpracování dat byl objeven průvodce pulsaru o minimální hmotnosti 0,14 M_S, obíhající po eliptické dráze ve vzdálenosti 5÷6 R_S, s oběžnou periodou 26 hodin (M_S je hmotnost Slunce, R_S je poloměr Slunce).

Těsná dvojhvězda s přetékající hmotou, která může urychlit rotaci pulsaru.

Průběh pulzu pulsaru J1748-2446ad v relativních jednotkách.

Dále se zjistilo, že rovnice běžně používaná pro odhad maximální frekvence milisekundových pulsarů (základní tvar je odvozen z newtonovské mechaniky, koeficient byl určen experimentálně a zahrnuje obecně relativistické efekty)

f_max = 1045×(M/M_S)^1/2(10 km/R)^3/2     [Hz]

neplatí pro pulsary z této hvězdokupy, neboť se otáčejí z neznámého důvodu rychleji, škálovací konstanta před vztahem má jinou hodnotu než u jiných pulsarů. Na závěr uveďme tabulku deseti nejrychlejších milisekundových pulsarů:

Bonus: Zvuky pulsarů

Nahrávka radiové intenzity pulsarů je snadno převeditelná na zvukový záznam beze změny frekvence. Pro nejznámější pulsary převedli intenzitu radiového signálu na zvuk astronomové z Jodrell Bank Observatory. Pulsary jsou neutronové hvězdy, jejichž magnetická a rotační osa nemají shodný směr. Zářící oblasti v magnetických pólech hvězdy díky rotaci vytvářejí pro pozorovatele majákovým efektem pulsy, zpravidla radiové, výjimečně až rentgenové či gama. Poslechněte si nahrávku druhého nejrychlejšího pulsaru B1937+21 (perioda 1,6 ms), krátkoperiodického pulsaru v Krabí mlhovině PSR B0531+21 (perioda 33 ms) a typického pulsaru B0329+54 (perioda 714 ms).

Odkazy