Astronomer har utviklet en ny teknikk for nøyaktig å bestemme alderen på millisekund pulsarer, universets raskest snurrende stjerner. Standardmetoden for å estimere pulsaralder er kjent for å gi upålitelige resultater, spesielt for de raskt spinnende millisekund pulsarene, sa Bülent Kiziltan, en doktorgradsstudent i astronomi og astrofysikk ved University of California Sant a Cruz. "En nøyaktig bestemmelse av pulsaralder er av grunnleggende betydning, fordi den har konsekvenser for å forstå dannelsen og utviklingen av pulsarer, fysikken til nøytronstjerner og andre områder," sa han.
Kiziltan har jobbet med Stephen Thorsett, professor i astronomi og astrofysikk ved UCSC, for å studere utviklingen av millisekund pulsarer. Han presenterte funnene deres på American Astronomical Society-møtet i Pasadena mandag 8. juni.
En pulsar er en raskt roterende nøytronstjerne, den kollapsete kjernen som gjenstår etter at en massiv stjerne eksploderer som en supernova. Pulsaren avgir stråler av radiobølger (samt røntgenstråler og gammastråler) fra magnetpolene til nøytronstjernen. Fordi magnetpolene ikke er på linje med stjernens spinnakse, sveiper bjelkene rundt som et fyrtårn og sender pulser av radiobølger mot observatørene på jorden. Perioden mellom hver puls med radiobølger tilsvarer nøytronstjernens rotasjonshastighet.
"I de fleste tilfeller er den eneste informasjonen vi har radiopulsen vi mottar fra disse kompaktstjernene. Fra disse pulsene prøver vi å bestemme aldre, masser og omløpsparametere - en veldig utfordrende oppgave, ”sa Kiziltan.
Vanlige pulsarer roterer noen få ganger i sekundet, og de sakker gradvis med alderen, og blir etter hvert for svake til å oppdage. Millisekund pulsarer roterer imidlertid hundrevis av tid i sekundet. De oppnår disse ekstraordinære spinnhastighetene ved å trekke inn materiale fra en binær ledsagerstjerne, en prosess som overfører vinkelmoment fra ledsageren til pulsaren.
"Denne spin-up-prosessen er egentlig som å gi HLR til en død eller døende pulsar, og gi den en ny leiekontrakt på livet," sa Kiziltan.
Standard tilnærming for å bestemme den "karakteristiske" eller "spin-down" -alderen til en pulsar er basert på to parametere: perioden mellom pulser og hastigheten de senker seg. Kiziltan og Thorsett viste at denne metoden kan over- eller undervurdere alderen til en pulsar med en faktor 10 når den brukes på millisekund pulsarer.
For å forbedre nøyaktigheten til standardteknikken innarbeidet de ytterligere begrensninger som oppstår fra spin-up-prosessen og fysiske grenser for den maksimale spinnperioden. "Vi modifiserte aldersberegningene for å være i samsvar med disse begrensningene og viste at denne tilnærmingen kan oppnå estimater nærmere den sanne alderen på pulsaren," sa Kiziltan.
De viser at i noen tilfeller millisekund pulsarer som ser ut til å være unge, faktisk kan være flere milliarder år eldre. I andre tilfeller kan unge millisekund pulsarer etterligne egenskapene til pulsarer som er like gamle som selve galaksen.
Kilder: AAS, UCSC
