Tauchen Sie in die große magellanische Wolke ein und sehenNASA's Fermi Gammastray Weltraumteleskop.
Mit Daten aus dem Fermi-Gammastray-Weltraumteleskop haben Astronomen das erste Gammastray-Binär in einer anderen Galaxie entdeckt. Das Dual-Stern-System, das LMC P3 genannt, enthält einen massiven Stern und einen zerkleinerten Sternkern, der mit einer zyklischen Flut von Gammastrahlen, der höchsten Energienform des Lichts, interagiert.
"Fermi hat in unserer eigenen Galaxie nur fünf dieser Systeme festgestellt, so dass es ziemlich aufregend ist, einen so leuchtend und fern zu finden", sagte der leitende Forscher Robin Corbet im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. "Gammastrahlen-Binärdateien werden geschätzt, weil sich die Gammastrayausgabe während jeder Umlaufbahn und manchmal über längere Zeitskalen signifikant ändert. Mit dieser Variation können wir viele der Emissionsprozesse untersuchen, die anderen Gammastrahlenquellen ausführlich ausführlich sind."
Diese seltenen Systeme enthalten entweder aNeutronensternoder aschwarzes Lochund strahlen den größten Teil ihrer Energie in Form von Gammastrahlen aus. Bemerkenswerterweise ist LMC P3 das leuchtendste System, das in Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Funkwellen und sichtbarem Licht bekannt ist, und es ist nur das zweite, das mit Fermi entdeckt wird.
Ein Papier, der die Entdeckung beschreibtAstrophysical Journal.
LMC P3 liegt in den expandierenden Trümmern einer Supernova-Explosion in der großen Magellanic Cloud (LMC), einer kleinen nahe gelegenen Galaxie in etwa 163.000 Lichtjahren. Im Jahr 2012 fanden Wissenschaftler, die das Chandra-Röntgen-Observatorium der NASA nutzten, eine starke Röntgenquelle innerhalb des Supernova-Überrestes und zeigten, dass es einen heißen, jungen Stern, das viele Masse der Sonne ist, umkreist. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass das kompakte Objekt entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch war und das System als Röntgenbinär mit hoher Masse (HMXB) klassifizierte.
Im Jahr 2015 suchte das Corbet-Team nach neuen Gammastrahlen-Binärdateien in Fermi-Daten, indem sie nach den periodischen Veränderungen suchte, die für diese Systeme charakteristisch sind. Die Wissenschaftler entdeckten eine 10,3-tägige zyklische Veränderung, die sich in der Nähe einer von mehreren kürzlich in der LMC identifizierten Gammastray-Punktquellen konzentrierte. Einer von ihnen, P3 genannt, war nicht mit Objekten verbunden, die an anderen Wellenlängen zu sehen waren, sondern in der Nähe des HMXB befindet. Waren sie das gleiche Objekt?
Um herauszufinden, beobachtete Corbets Team die Binärdatei in Röntgenstrahlen unter Verwendung des Swift-Satelliten von NASA, bei Funkwellenlängen mit dem australischen Teleskop-Kompaktarray in der Nähe von Narrabri und bei sichtbarem Licht unter Verwendung des 4,1-Meter (13,5-Fuß) südlichen astrophysischen Forschungs-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskop-Teleskops am südlich-ag.9-astromenten Asthory am 1,9-Foot-Asthesing in der 1,9-meter-meter-meter-meter-meter-astrorientierten ag.9-metermeter-astroomenten.
Die schnellen Beobachtungen zeigen deutlich den gleichen 10,3-tägigen Emissionszyklus, der in Gammastrahlen von Fermi beobachtet wird. Sie zeigen auch, dass die hellste Röntgenemission gegenüber dem Gammastrahlenpeak auftritt. Wenn einer maximal erreicht ist, ist der andere minimal. Funkdaten zeigen den gleichen Zeitraum und die gleiche Beziehung mit dem Gammastray-Peak und bestätigen, dass LMC P3 tatsächlich das gleiche System ist, das von Chandra untersucht wurde.
"Die optischen Beobachtungen zeigen Veränderungen aufgrund einer binären Orbitalbewegung, aber da wir nicht wissen, wie die Umlaufbahn in unsere Sichtlinie geneigt ist, können wir nur die einzelnen Massen schätzen", sagte Teammitglied Jay Strader, Astrophysiker an der Michigan State University in East Lansing. "Der Stern ist zwischen dem 25 und 40 Mal die Masse der Sonne, und wenn wir das System in einem Winkel auf halbem Weg zwischen Gesichts- und Rand-On betrachten, was am wahrscheinlichsten erscheint, ist sein Begleiter ein Neutronenstern etwa doppelt so hoch wie die Sonne." Wenn wir jedoch die Binärdatei fast angesichts der Ansicht sehen, muss der Begleiter wesentlich massiver und ein schwarzes Loch sein.
Beide Objekte bilden sich, wenn ein massiver Stern keinen Kraftstoff mehr hat, unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht und als Supernova explodiert. Der zerquetschte Kern des Sterns kann zu einem Neutronenstern werden, wobei die Masse von einer halben Million Erden in einen Ball nicht größer als Washington, DC gepresst wird oder er möglicherweise in ein schwarzes Loch verdichtet werden kann, wobei ein Gravitationsfeld so stark ist, dass nicht einmal Licht ihm entkommen kann.
Die Oberfläche des Sterns im Herzen von LMC P3 hat eine Temperatur von mehr als 60.000 GradFahrenheit(33.000 GradCelsius) oder mehr als sechsmal heißer als die Sonne. Der Stern ist so leuchtend, dass der Druck aus dem Licht, das er emittiert, tatsächlich Material von der Oberfläche treibt und Partikelabflüsse mit Geschwindigkeiten von mehreren Millionen Meilen pro Stunde erzeugt.
In Gammastrahlenbinärdateien wird angenommen, dass der kompakte Begleiter einen eigenen „Wind“ produziert, der aus Elektronen besteht, die an die Nahverzerrung der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt sind. Die interagierenden Abflüsse erzeugen Röntgenaufnahmen und Funkwellen im gesamten Umlaufbahn, aber diese Emissionen werden am stärksten erkannt, wenn der kompakte Begleiter entlang des Teils seiner Umlaufbahn der Erde am nächsten liegt.
Durch einen anderen Mechanismus gibt der Elektronenwind auch Gammastrahlen aus. Wenn Licht aus dem Stern mit hochenergetischen Elektronen kollidiert, erhält es einen Schub auf die Gammastrahlen. Dieser als inverse Compton -Streuung bezeichnete Prozess erzeugt mehr Gammastrahlen, wenn der kompakte Begleiter in der Nähe des Sterns auf der anderen Seite seiner Umlaufbahn vorbeikommt, wie aus unserer Sicht zu sehen ist.
Vor dem Start von Fermi wurde erwartet, dass Gammastrahlbinärdateien zahlreicher sind, als sie sich herausgestellt haben. Hunderte von HMXBs werden katalogisiert, und es wird angenommen, dass diese Systeme nach der Supernova, die das kompakte Objekt gebildet hat, als Gammastrahlen-Binärdateien entstanden sind.
"Es ist sicherlich eine Überraschung, eine Gammastray-Binärin in einer anderen Galaxie zu erkennen, bevor wir mehr von ihnen in unserer eigenen finden", sagte Guillaume Dubus, ein Teammitglied am Institut für Planetologie und Astrophysik von Grenoble in Frankreich. "Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Gammastrahlen-Binärdateien Fermi seltene Fälle sind, in denen eine Supernova einen Neutronenstern mit außergewöhnlich schnellem Spin bildete, was die Erzeugung von beschleunigten Partikeln und Gammastrahlen verbessern würde."
Das Fermi Gamma-Ray-Weltraumteleskop der NASA ist eine Partnerschaft zwischen Astrophysik und Teilchenphysik, die in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium und mit wichtigen Beiträgen von akademischen Institutionen und Partnern in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Schweden und den USA entwickelt wurde.
Referenz: Eine leuchtende Gammastray-Binärin in der großen magellanischen Wolke “von Rhd Corbet, L. Chomiuk, MJ Coe, JB Coley, G. Dubus, PG Edwards, P. Martin, Va McBride, J. Stevens, J. Strader, LJ Townsend und A. Udalski, 27. September 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016, 2016,Das Astrophysical Journal.
Zwei: 10.3847/0004-637x/829/2/105
ARXIV: 1608.06647
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