Bintang berkelap -kelip mengungkapkan struktur plasma tersembunyi di dekat bumi

Melbourne:

Dengan teleskop radio paling kuat di belahan bumi selatan, kami telah mengamati bintang yang berkedip dan menemukan banyak struktur plasma misterius di lingkungan kosmik kami.

Struktur plasma yang kita lihat adalah variasi dalam kepadatan atau turbulensi, mirip dengan siklon antarbintang yang diaduk oleh peristiwa energik di galaksi.

Studi, Diterbitkan hari ini Di alam astronomi, juga menggambarkan pengukuran pertama lapisan plasma dalam gelombang kejut antarbintang yang mengelilingi pulsar.

Kami sekarang menyadari media antarbintang lokal kami dipenuhi dengan struktur ini dan temuan kami juga mencakup fenomena langka yang akan menantang teori gelombang kejut pulsar.

Apa itu pulsar dan mengapa memiliki gelombang kejut?

Pengamatan kami mengasah Pulsar yang berputar cepat di dekatnya, J0437-4715, yang berjarak 512 tahun cahaya dari Bumi. Pulsar adalah a bintang neutronsisa bintang super padat yang menghasilkan balok gelombang radio dan “angin” yang energik dari partikel.

Pulsar dan anginnya bergerak dengan kecepatan supersonik melalui media antarbintang – barang -barang (gas, debu dan plasma) di antara bintang -bintang. Ini menciptakan kejutan busur: gelombang kejut gas panas yang bersinar merah.

Plasma antarbintang bergejolak dan melingkar gelombang radio pulsar sedikit menjauh dari jalur garis lurus langsung. Gelombang yang tersebar menciptakan pola tambalan yang cerah dan redup yang melayang di atas teleskop radio kami sebagai Bumi, pulsar dan plasma semuanya bergerak melalui ruang.

Dari sudut pandang kami, ini menyebabkan pulsar bersinar, atau “gemilang”. Efeknya mirip dengan bagaimana turbulensi di atmosfer Bumi membuat bintang binar di langit malam.

Pulsar scintillation memberi kita informasi unik tentang struktur plasma yang terlalu kecil dan pingsan untuk dideteksi dengan cara lain.

Bintang Radio Kecil

Bagi mata telanjang, berkelap -kelip dari bintang mungkin tampak acak. Tetapi setidaknya untuk pulsar, ada pola tersembunyi.

Dengan teknik yang tepat, kita dapat mengungkap bentuk yang dipesan dari pola interferensi, yang disebut busur kilau. Mereka merinci lokasi dan kecepatan struktur kompak dalam plasma antarbintang. Mempelajari busur kilau seperti melakukan pemindaian CT dari media antarbintang – masing -masing busur mengungkapkan lapisan tipis plasma.

Biasanya, studi busur kilau mengungkap hanya satu, atau paling banyak segelintir busur ini, memberikan pandangan hanya tentang struktur plasma yang paling ekstrem (paling padat atau paling bergejolak) di galaksi kita.

Studi busur kilau kami melanggar tanah baru dengan meluncurkan 25 busur kilau yang belum pernah terjadi sebelumnya, struktur plasma terbanyak yang diamati untuk setiap pulsar hingga saat ini.

Sensitivitas penelitian kami hanya dimungkinkan karena kedekatan pulsar (ini milik kami tetangga milisecond terdekat) dan area pengumpulan besar dari Teleskop Radio Meerkat di Afrika Selatan.

Kejutan gelembung lokal

Dari 25 busur kilau yang kami temukan, 21 mengungkapkan struktur dalam media antarbintang. Ini mengejutkan karena pulsar – seperti tata surya kita sendiri – terletak di daerah yang relatif tenang dari galaksi kita yang disebut gelembung lokal.

Tentang 14 juta tahun yang lalubagian dari galaksi kita ini dinyalakan oleh ledakan bintang yang menyapu material di media antarbintang dan menggembungkan kekosongan panas. Hari ini, gelembung ini masih berkembang dan sekarang memperpanjang hingga 1.000 tahun cahaya dari kami.

Penemuan busur kilau baru kami mengungkapkan bahwa gelembung lokal tidak kosong seperti yang diperkirakan sebelumnya. Ini diisi dengan struktur plasma kompak yang hanya bisa dipertahankan jika gelembung telah mendingin, setidaknya di beberapa daerah, dari jutaan derajat hingga 10.000 derajat Celcius ringan.

Penemuan kejutan

Seperti yang ditunjukkan oleh animasi di bawah ini, pulsar dikelilingi oleh kejutan busurnya, yang bersinar merah cahaya dari atom hidrogen yang berenergi.

Sementara sebagian besar pulsar dianggap menghasilkan guncangan busur, hanya segelintir yang pernah diamati karena mereka adalah objek yang samar. Sampai sekarang, tidak ada yang dipelajari menggunakan kilau.

Kami melacak empat busur kilau yang tersisa ke struktur plasma di dalam Kejutan busur pulsar, menandai pertama kalinya para astronom mengintip di dalam salah satu gelombang kejut ini.

Ini memberi kami pemandangan seperti CT dari berbagai lapisan plasma. Dengan menggunakan busur ini bersama-sama dengan gambar optik kami membangun model tiga dimensi baru dari guncangan, yang tampaknya dimiringkan sedikit menjauh dari kami karena gerakan pulsar melalui ruang.

Busur kilau juga memberi kami kecepatan lapisan plasma. Jauh dari seperti yang diharapkan, kami menemukan bahwa satu struktur plasma dalam bergerak ke arah depan kejut terhadap aliran bahan kaget di arah yang berlawanan.

Sementara aliran punggung seperti itu dapat muncul dalam simulasi, mereka jarang. Temuan ini akan mendorong model baru untuk kejutan busur ini.

Ilmu yang gemilang

Dengan teleskop radio baru dan lebih sensitif sedang dibangun di seluruh dunia, kita dapat berharap untuk melihat kilau dari lebih banyak guncangan busur pulsar dan peristiwa lain di media antarbintang.

Ini akan mengungkap lebih banyak tentang proses energik di galaksi kita yang menciptakan struktur plasma yang tidak terlihat ini.

Ucktilasi tetangga Pulsar ini mengungkapkan struktur plasma yang tidak terduga di dalam gelembung lokal kami dan memungkinkan kami untuk memetakan dan mengukur kecepatan plasma dalam guncangan busur. Sungguh menakjubkan apa yang bisa dilakukan bintang kecil yang berkelap -kelip.

(Pengarang: Daniel ReardonPeneliti postdoctoral, waktu pulsar dan gelombang gravitasi, Universitas Teknologi Swinburne)

(Pernyataan Penafian: Daniel Reardon menerima dana dari Pusat Keunggulan Dewan Penelitian Australia untuk Gravitational Wave Discovery (Ozgrav).)

Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.

(Kecuali untuk tajuk utama, cerita ini belum diedit oleh staf NDTV dan diterbitkan dari feed sindikasi.)