S nejsilnějším rádiovým dalekohledem na jižní polokouli jsme pozorovali blikající hvězdu a objevili jsme hojnost záhadných plazmatických struktur v naší kosmické čtvrti.
Plazmatické struktury, které vidíme, jsou změny hustoty nebo turbulence, podobné mezihvězdným cyklónům, které se v galaxii vyvolaly energetickými událostmi.
Studie zveřejněná v Astronomie přírodyPopisuje také první měření plazmatických vrstev v mezihvězdné rázové vlně, která obklopuje pulsar.
Nyní si uvědomujeme, že naše místní mezihvězdné médium je naplněno těmito strukturami a naše zjištění zahrnují také vzácný jev, který zpochybňuje teorie pulsarských šokových vln.
Pulsar a jeho rázová vlna
Naše pozorování hostila na nedalekém rychle se spinningu Pulsar, J0437-4715, což je 512 světelných let od Země. Pulsar je neutronová hvězda, super hustý hvězdné zbytky, který produkuje paprsky rádiových vln a energetický „vítr“ částic.
Pulsar a jeho vítr se pohybují nadzvukovou rychlostí přes mezihvězdné médium – věci (plyn, prach a plazma) mezi hvězdami. Tím se vytváří šok z luku: rázová vlna vyhřívaného plynu, která svítí červeně.
Mezihvězdná plazma je turbulentní a rozptyluje pulsarské rádiové vlny mírně daleko od přímé, přímkové cesty. Rozptýlené vlny vytvářejí vzor jasných a tlumených skvrn, které se unášejí po našich rádiových dalekohledech, jak se Pulsar a plazma pohybují vesmírem.
Z našeho výhodného bodu to způsobí, že se Pulsar záblesk nebo „scintiltate“. Účinek je podobný tomu, jak turbulence v zemské atmosféře způsobuje, že hvězdy se twinkle na noční obloze.
Pulsar Scintilace nám poskytuje jedinečné informace o plazmatických strukturách, které jsou příliš malé a slabé na to, aby byly detekovány jiným způsobem.
Twinkling Little Radio Star
Na pouhým okem by se mohlo zdát náhodné twinkling hvězdy. Ale alespoň pro pulsary existují skryté vzory.
Se správnými technikami můžeme odhalit uspořádané tvary z interferenčního vzoru nazývaného scintilační oblouky. Popisují umístění a rychlosti kompaktních struktur v mezihvězdné plazmě. Studium scintilačních oblouků je jako provádění CT skenování mezihvězdného média – každý oblouk odhaluje tenkou vrstvu plazmy.
Studie Scintilation ARC obvykle odhalí pouze jeden, nebo nanejvýš hrstkou těchto oblouků, což dává v naší galaxii pohled pouze na nej extrémnější (nejhustší nebo nejbudší) plazmatické struktury.
Naše studie scintilační obloukové studie prolomila novou půdu odhalením bezprecedentních 25 scintilačních oblouků, nejvíce plazmatických struktur pozorovaných pro jakýkoli pulsar.
Citlivost naší studie byla možná pouze kvůli těsné blízkosti Pulsar (je to náš nejbližší milisekundovou soused Pulsar) a velké sběrné oblasti rozhlasového dalekohledu Meerkat v Jižní Africe.
Místní překvapení bubliny
Z 25 scintilačních oblouků, které jsme našli, 21 odhalilo struktury v mezihvězdném médiu. Bylo to překvapivé, protože Pulsar – stejně jako naše vlastní sluneční soustava – se nachází v relativně tiché oblasti naší galaxie zvané místní bublina.
Asi před 14 miliony let byla tato část naší galaxie rozsvícena hvězdnými výbuchy, které zametly materiál v mezihvězdném médiu a nafoukla horkou prázdnotu. Dnes se tato bublina stále rozšiřuje a nyní od nás sahá až do 1 000 světelných let.
Naše nové objevy scintilační oblouky ukazují, že místní bublina není tak prázdná, jak se dříve myslelo. Je plná kompaktních plazmatických struktur, které by mohly být udržovány pouze tehdy, pokud se bublina ochladila, alespoň v některých oblastech, z milionů stupňů až po mírné 10 000 stupňů Celsia.
Šokové objevy
Pulsar je obklopen jeho lukem, který svítí červeně světlem z atomů pod napětím vodíku.
Zatímco se předpokládá, že většina pulsarů produkuje luk, jen bylo pozorováno jen hrstky, protože se jedná o slabé předměty. Až dosud nebyl žádný studován pomocí scintilace.
Sledovali jsme zbývající čtyři scintilační oblouky do plazmatických struktur uvnitř Pulsar Bow šok, označující poprvé, kdy astronomové nahlédli do jedné z těchto šokových vln.
To nám poskytlo CT podobný pohled na různé vrstvy plazmy. Pomocí těchto oblouků spolu s optickým obrazem jsme vytvořili nový trojrozměrný model šoku, který se zdá být od nás mírně nakloněn kvůli pohybu Pulsar vesmírem.
Scintilační oblouky nám také poskytly rychlosti plazmatických vrstev. Zůstali jsme zdaleka, že jsme zjistili, že jedna vnitřní plazmatická struktura se pohybuje směrem k nárazu proti proudu šokovanému materiálu v opačném směru.
Zatímco takové zadní toky se mohou objevit v simulacích, jsou vzácné. Toto zjištění povede k novým modelům pro tento luk.
Scintilační věda
Vzhledem k tomu, že po celém světě jsou stavěny nové a citlivější radioleskopy, můžeme očekávat, že v mezihvězdném médiu uvidíme scintilaci z více pulsových lukových šoků a dalších událostí.
To odhalí více o energetických procesech v naší galaxii, které vytvářejí tyto jinak neviditelné plazmatické struktury.
Scintilace tohoto souseda Pulsar odhalila neočekávané plazmatické struktury uvnitř naší místní bubliny a umožnilo nám mapovat a měřit rychlost plazmy v rámci luku. Je úžasné, co dokáže bwinkling Little Star.
Daniel Reardon je postdoktorandský výzkumný pracovník, načasování Pulsar a gravitační vlny, Swinburne University of Technology. Tento článek je znovu publikován z Konverzace.
Publikováno – 13. května 2025 06:00
