NASA'dan NICER, Masif Termonükleer Patlama Rekor X-Işını Patlaması Yakaladı

Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki NASA'nın Neutron yıldızı İç Kompozisyon Gezgini (NICER) teleskobu 20 Ağustos 2019'da saat 10: 04'te EDT'de ani bir X-ışını saptadı. Patlama, bir yüzeyinde meydana gelen büyük bir termonükleer parlamadan kaynaklandı. pulsar , ezilmiş bir yıldızın kalıntıları uzun zaman önce bir süpernova olarak patladı.

Bir Tip I X-ışını patlamasını gösteren çizim. Patlama ilk önce genişleyen ve en sonunda dağılan hidrojen tabakasını patlatır. Ardından yükselen radyasyon, genişleyen hidrojeni solduran helyum katmanını havaya uçurduğu noktaya kadar yükselir. Patlamada yayılan X ışınlarının bir kısmı, toplama diskinden dağılır. Ateş topu daha sonra hızlı bir şekilde soğur ve helyum tekrar yüzeye yerleşir. Kredi: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi / Chris Smith (USRA)

Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki NASA'nın Neutron yıldızı İç Kompozisyon Gezgini (NICER) teleskobu 20 Ağustos 2019'da saat 10: 04'te EDT'de ani bir X-ışını saptadı. Patlama, bir yüzeyinde meydana gelen büyük bir termonükleer parlamadan kaynaklandı. pulsar , ezilmiş bir yıldızın kalıntıları uzun zaman önce bir süpernova olarak patladı.

NICER tarafından şimdiye kadar görülen en parlak olan X-ışını patlaması, SAX J1808.4-3658 veya kısa bir süre için J1808 adlı bir nesneden geldi. Gözlemler, tek bir patlamada asla birlikte görülmemiş birçok olayı ortaya koymaktadır. Ek olarak, hafifleyen ateş topu astronomların henüz açıklayamadığı nedenlerden dolayı kısa bir süre sonra tekrar aydınlandı.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde ve Maryland Üniversitesi, College Park’ta astrofizikçi olan Peter Bult, “Bu patlama çarpıcıydı” dedi. “Parlaklıkta iki aşamalı bir değişiklik görüyoruz, bunun nedeni pulsar yüzeyinden ayrı katmanların çıkarılmasından ve bu güçlü olayların fiziğini çözmemize yardımcı olacak diğer özelliklerin.”

Astronomların Tip I X-ışını patlaması olarak sınıflandırdığı patlama, Güneş'in yaklaşık 10 günde yaptığı gibi 20 saniyede de çok fazla enerji saldı. NICER'ın bu kayıt belirleme patlamasında yakaladığı detay astronomların termonükleer patlamalarını ve diğer patlama pulsarlarını yönlendiren fiziksel süreçleri anlamalarını ayarlamalarına yardımcı olacaktır.

Bir pulsar, bir tür nötron yıldızıdır , büyük bir yıldız yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığının altında çöktüğünde ve patladığında kompakt çekirdek geride kalır. Pulsarlar hızla dönebilir ve X-ışını yayan sıcak noktaları manyetik kutuplarında barındırabilir. Nesne döndükçe, görüş alanımızdaki sıcak noktaları temizleyerek düzenli olarak yüksek enerjili radyasyon darbeleri üretir.

J1808, Yay burcu takımyıldızında yaklaşık 11.000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Her saniye baş döndürücü bir 401 dönüşle döner ve bir ikili sistemin bir üyesidir. Arkadaşı kahverengi bir cücedir, dev bir gezegenden daha büyük ama bir yıldız olamayacak kadar küçük bir cisimdir. Sabit bir hidrojen gazı akımı eşlikçiden nötron yıldızına doğru akar ve bir biriktirme diski adı verilen geniş bir depolama yapısında birikir.

Toplama disklerindeki gaz kolayca içe doğru hareket etmez. Ancak birkaç yılda bir J1808 gibi pulsarların etrafındaki diskler o kadar yoğunlaşır ki, büyük miktarda gaz iyonlaşır veya elektronlarından sıyrılır. Bu, ışığın diskin içinde hareket etmesini zorlaştırır. Kapana kısılmış enerji, daha fazla enerjiyi hapseden kaçak bir ısıtma ve iyonlaşma işlemi başlatır. Gaz, akışa karşı daha dirençli hale gelir ve sonuçta pulsar üzerine düşen içeri doğru spirallenmeye başlar.

Yüzeye hidrojen yağıyor, sıcak ve sürekli derinleşen küresel bir “deniz” oluşturur. Bu tabakanın tabanında, enerji çeken helyum çekirdeği oluşturmak için hidrojen çekirdeği kaynayana kadar sıcaklık ve basınç artar. Güneş.

NICER'in baş araştırmacı yardımcısı ve yazının ortak yazarı olan Goddard'dan Zaven Arzoumanian, “Helyum yerleşir ve kendi katmanını oluşturur” dedi. “Helyum tabakası birkaç metre derinliğinde olduğunda, koşullar helyum çekirdeklerinin karbona kaynaşmasına izin verir. Sonra helyum patlayıcı bir şekilde patlar ve tüm nabız yüzeyi boyunca termonükleer bir ateş topu serbest bırakır.”

Astronomlar, bir yıldızın bu radyasyonun yıldızın genleşmesine yol açmasından önce sahip olabileceği maksimum radyasyon yoğunluğunu tanımlamak için İngilizce astrofizikçi Sir Arthur Eddington adında - Eddington sınırı adlı bir konsept kullanır. Bu nokta, emisyon kaynağının üstünde yatan malzemenin bileşimine büyük ölçüde bağlıdır.

Cambridge'deki Massachusetts Institute of Technology fizik profesörü eş yazarı Deepto Chakrabarty, “Çalışmamız bu uzun süredir devam eden konsepti yeni bir şekilde kullanıyor” dedi. “Görünüşe göre Eddington limitini aynı X-ışını patlamasında iki farklı kompozisyon için görüyoruz. Bu, olayın altında yatan nükleer yanma reaksiyonlarını takip etmenin çok güçlü ve doğrudan bir yoludur.”

Patlama başladığı zaman, NICER verileri, X-ışını parlaklığının, daha yavaş bir hızda tekrar artmadan önce neredeyse bir saniye boyunca düzleştiğini göstermektedir. Araştırmacılar bu "durak" ı, patlamanın enerjisinin, pulsarın hidrojen katmanını uzaya üfleyecek kadar kurduğu an olarak yorumluyorlar.

Ateş topu iki saniye daha inşa etmeye devam etti ve ardından daha büyük helyum katmanını havaya uçurarak zirveye ulaştı. Helyum daha hızlı genişledi, dağılmadan önce hidrojen katmanını geçti ve daha sonra yavaşladı, durdu ve tekrar pulsarın yüzeyine yerleşti. Bu aşamayı takiben, takımın henüz anlamadığı nedenlerden dolayı pulsar yaklaşık yüzde 20 oranında kısaca tekrar aydınlandı.

J1808’in yakın tarihli faaliyet dönemi boyunca, NICER, Ağustos 20 olayında gözlemlenen kilit özelliklerin hiçbirini göstermeyen, çok daha soluk bir X-ışını patlaması tespit etti.

Farklı tabakaların genleşmesinin tespit edilmesine ek olarak, NICER patlamasının gözlemleri, biriktirme diskinden yansıyan X-ışınları ortaya çıkarır ve pulsarın sıkma frekansında yükselen ve düşen "patlama salınımları" - X-ışını sinyallerinin titremesini kaydeder. Normal X-ışını darbelerinden sorumlu olan sıcak noktalardan farklı yüzey konumlarında meydana gelir.

Bulguları açıklayan bir makale The Astrophysical Journal Letters tarafından yayımlandı.

NICER, NASA'nın Explorer programındaki bir Astrofizik Fırsat Misyonu olup, heliofizik ve astrofizik bilimi alanlarında yenilikçi, aerodinamik ve verimli yönetim yaklaşımları kullanan uzaydan dünya standartlarında bilimsel araştırmalar için sık uçuş fırsatları sunar. NASA'nın Uzay Teknolojisi Misyon Direktörlüğü, pulsar tabanlı uzay aracı navigasyonunu gösteren misyonun SEXTANT bileşenini destekliyor.


Kaynak: “Milisaniye X-Işın Pulsar SAX J1808.4–3658 N NICER Termonükleer Patlaması B Peter Bult, Gaurava K. Jaisawal, Tolga Güver, Tod E. Strohmayer, Diego Altamirano, Zaven Arzoumanian, David R. Ballantyne, Deepto Chakrabarty, Jérôme Chenevez, Keith C. Gendreau, Sebastien Guillot ve Renee M. Ludlam, 23 Ekim 2019, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab4ae1