Die gepulste Emission von PSR J0941-4046. (Caleb et al., Nature Astronomy, 2022) Die Entdeckung eines Neutronenstern Das Aussenden ungewöhnlicher Radiosignale verändert unser Verständnis dieser einzigartigen Sternensysteme.
Meine Kollegen und ich (die MehrTREPPEN Team) machte die Entdeckung bei der Beobachtung der Vela-X-1-Region der Milchstraße etwa 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt mit dem MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika. Wir entdeckten einen seltsam aussehenden Blitz oder „Impuls“, der etwa 300 Millisekunden dauerte.
Der Blitz hatte einige Merkmale eines radioemittierenden Neutronensterns. Aber das war anders als alles, was wir zuvor gesehen hatten.
Fasziniert durchsuchten wir ältere Daten aus der Region in der Hoffnung, ähnliche Impulse zu finden. Interessanterweise haben wir mehr solcher Impulse identifiziert, die unserem Echtzeit-Impulserkennungssystem zuvor entgangen waren (da wir normalerweise nur nach Impulsen suchen, die etwa 20 bis 30 Millisekunden dauern).
Eine schnelle Analyse der Ankunftszeiten der Impulse ergab, dass sie sich etwa alle 76 Sekunden wiederholten – wohingegen die meisten Neutronensterne Die Impulse durchlaufen innerhalb weniger Sekunden oder sogar Millisekunden einen Zyklus.
Unsere Beobachtung zeigte, dass PSR J0941-4046 einige der Eigenschaften eines „ Drücken Sie ' oder sogar ein 'Magnetar'. Pulsare sind die extrem dichten Überreste kollabierter Riesensterne, die normalerweise Radiowellen von ihren Polen aussenden.
Während sie rotieren, können die Radioimpulse von der Erde aus gemessen werden, ein bisschen so, wie man einen Leuchtturm in der Ferne periodisch aufleuchten sieht.
Die längste bisher bekannte Rotationsperiode eines Pulsars betrug jedoch 23,5 Sekunden – was bedeutet, dass wir möglicherweise eine völlig neue Klasse radioemittierender Objekte gefunden haben. Unsere Erkenntnisse sind heute veröffentlicht In Naturastronomie .
Eine Anomalie unter Neutronensternen?
Unter Verwendung aller uns zur Verfügung stehenden Daten von MeerTRAP und ThunderKAT Dank unserer Projekte bei MeerKAT ist es uns gelungen, die Position des Objekts mit hervorragender Genauigkeit zu bestimmen. Danach führten wir unsere empfindlicheren Folgebeobachtungen durch, um die Quelle der Impulse zu untersuchen.
Das neu entdeckte Objekt mit dem Namen PSR J0941-4046 ist ein eigenartiger radioemittierender galaktischer Neutronenstern, der im Vergleich zu anderen Pulsaren extrem langsam rotiert. Die Pulsraten der Pulsare sind unglaublich konsistent und unsere Folgebeobachtungen ermöglichten es uns, die Ankunftszeit jedes Pulses auf die Hundertmillionstel Sekunde genau vorherzusagen.
Abgesehen von der unerwarteten Pulsfrequenz ist PSR J0941-4046 auch einzigartig, da es sich auf dem „Friedhof“ von Neutronensternen befindet. Dies ist eine Region des Weltraums, in der wir voraussichtlich überhaupt keine Radioemissionen feststellen werden, da sich die Neutronensterne hier theoretisch am Ende ihres Lebenszyklus befinden und daher nicht aktiv (oder weniger aktiv) sind.
PSR J0941-4046 stellt unser Verständnis darüber in Frage, wie Neutronensterne entstehen und sich entwickeln.
Es ist auch deshalb faszinierend, weil es anscheinend mindestens sieben deutlich unterschiedliche Pulsformen erzeugt, während die meisten Neutronensterne eine solche Vielfalt nicht aufweisen. Diese Vielfalt der Pulsform und auch der Pulsintensität hängt wahrscheinlich mit dem unbekannten physikalischen Emissionsmechanismus des Objekts zusammen.
Ein bestimmter Impulstyp weist eine stark „quasiperiodische“ Struktur auf, was darauf hindeutet, dass eine Art Schwingung die Radioemission antreibt. Diese Impulse könnten uns wertvolle Informationen über das Innenleben von PSR J0941-4046 liefern.
Diese quasiperiodischen Impulse haben eine gewisse Ähnlichkeit mit rätselhaften schnelle Funkstöße Dabei handelt es sich um kurze Funkstöße unbekannter Herkunft. Es ist jedoch noch nicht klar, ob PSR J0941-4046 die Art von Energie aussendet, die bei schnellen Funkstößen beobachtet wird. Wenn wir feststellen, dass dies der Fall ist, könnte es sein, dass PSR J0941-4046 ein „Ultralangperioden-Magnetar“ ist.
Magnetare sind Neutronensterne mit sehr starken Magnetfeldern, von denen bekannt ist, dass nur eine Handvoll im Radiobereich des Spektrums emittieren. Während wir noch keinen Magnetar mit ultralanger Periode identifizieren konnten, wird angenommen, dass er eine mögliche Quelle für schnelle Funkausbrüche sein könnte.
Kurze Begegnungen
Es ist unklar, wie lange PSR J0941-4046 aktiv war und im Funkspektrum emittierte, da Funkuntersuchungen normalerweise nicht nach so langen Zeiträumen suchen.
Wir wissen nicht, wie viele dieser Quellen in der Galaxie existieren könnten. Außerdem können wir Funkemissionen von PSR J0941-4046 nur für 0,5 Prozent seiner Rotationsperiode erkennen – es ist also nur für den Bruchteil einer Sekunde für uns sichtbar. Es ist ein großes Glück, dass wir es überhaupt entdecken konnten.
Das Aufspüren ähnlicher Quellen ist eine Herausforderung, was bedeutet, dass möglicherweise eine größere unentdeckte Population darauf wartet, entdeckt zu werden. Unser Befund trägt auch zur Möglichkeit einer neuen Klasse von Radiotransienten bei: dem Neutronenstern mit ultralanger Periode.
Zukünftige Suchen nach ähnlichen Objekten werden für unser Verständnis der Neutronensternpopulation von entscheidender Bedeutung sein. 
Manisha Caleb , Dozent, Universität Sydney .
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