Παράξενο πάλσαρ αναθεωρεί όλους τους κανόνες

Πηγή: Cosmos Online, 16 Μαΐου 2008

Ένας ασυνήθιστα μεγάλος πάλσαρ που περιστρέφεται 465 φορές το δευτερόλεπτο και φαίνεται να παραβιάζει όλους τους κανόνες, θα μπορούσε να ανατρέψει τις θεωρίες για το πώς σχηματίζονται αυτά τα ταχύτατα περιστρεφόμενα αστέρια.

Το αντικείμενο αυτό ανήκει στην κατηγορία των πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου (MSP) - λόγω της ταχύτατης περιστροφής του - και είναι μέρος ενός δυαδικού συστήματος άστρων. Τίποτα ασυνήθιστο έως εδώ, αλλά η τροχιά του είναι ιδιαίτερα ανώμαλη (πολύ επιμήκυς) και το κανονικό άστρο που ανήκει κι αυτό στο σύστημα δεν είναι ένας τυπικός ερυθρός γίγαντας, αλλά αντίθετα ένα μικρότερο αστέρι σαν τον ήλιο μας.

"Είναι ένα παράξενο αντικείμενο σε πολλά επίπεδα," λέει ο κυνηγός των πάλσαρ αστροφυσικός David Champion, που βρίσκεται στο CSIRO της Αυστραλίας. Ο Champion είναι συντάκτης μιας ανακοίνωσης για την ανακάλυψη αυτή στο περιοδικό Science Express.

Ταχύτατη περιστροφή: Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός δυαδικού συστήματος με πάλσαρ. Οι παλμοί των ραδιοκυμάτων φαίνονται να προέρχονται από τους πόλους του πάλσαρ

Υπερενεργητική κατάσταση

Τα πάλσαρ, σύντμηση του όρου "παλλόμενα άστρα", είναι περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων, κατάλοιπα των πολύ μεγάλων άστρων που έχουν καταρρεύσει και έγιναν εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα. Εκπέμπουν παλμούς ραδιοκυμάτων, σαν τους φάρους, καθώς αυτά περιστρέφονται που μπορούν να ανιχνευθούν και από τη Γη. Τα περισσότερα πάλσαρ παράγουν παλμούς σταθερής περιόδου, που κυμαίνονται από το ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου (ms) έως οκτώ δευτερόλεπτα. Αυτά που περιστρέφονται πολύ γρήγορα - με παλμούς περιόδου μικρότερης από 10 ms - καλούνται πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου ή MSPs.

Αυτό το πάλσαρ MSP, με το όνομα PSR J1903+0327, βρέθηκε κατά τη διάρκεια μιας έρευνας στο Γαλαξία μας, χρησιμοποιώντας το παρατηρητήριο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο, το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο του κόσμου.

Η συμβατική θεωρία προτείνει ότι τα MSP αρχίζουν τη ζωή τους ως αργά περιστρεφόμενα πάλσαρ, αλλά αργότερα "ανακυκλώνονται" στην υπερενεργητική κατάσταση τους. Αλλά θεωρήθηκε ότι αυτό θα μπορούσε να συμβεί μόνο εάν το πάλσαρ έχει σαν συνοδό ένα ερυθρό γιγάντιο αστέρι - κάτι που δεν φάνηκε σε αυτό το παράδειγμα.

Κανονικά, καθώς ο ερυθρός γίγαντας - συνοδός του πάλσαρ στο δυαδικό σύστημα - φουσκώνει, το υπέρπυκνο πάλσαρ αρχίζει να απορροφά υλικό από αυτόν - μια διαδικασία που λέγεται προσαύξηση ή συσσώρευση. Καθώς αυτό το πρόσθετο υλικό πέφτει πάνω του επιταχύνει το πάλσαρ έως ότου το άστρο συμπληρώσει μια ολόκληρη επανάσταση σε λιγότερο από 10 ms. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στη διατήρηση της στροφορμής και μοιάζει με αυτό μιας χορεύτριας που μαζεύει τα χέρια της και η γωνιακή της ταχύτητα αυξάνει.

Ιδιαίτερα εκκεντρική

Αυτή η διαδικασία είναι επίσης υπεύθυνη για την κυκλική κίνηση του πάλσαρ γύρω από το συνοδό του και επομένως για τη χαμηλή εκκεντρικότητα.

"Όλα τα MSP που έχουν βρεθεί μέχρι τώρα έχουν χαμηλή εκκεντρικότητα, αλλά τώρα έχουμε βρει αυτό το ασυνήθιστο σύστημα που δεν ταιριάζει με τη θεωρία μας," λέει ο Champion. Η εκκεντρικότητα των περισσότερων MSP είναι περίπου 0,001. Αυτό όμως το νέο σύστημα έχει 0.44, δίνοντας του μια ελλειπτική τροχιά.

Αλλά ίσως αυτό το δυαδικό σύστημα δεν είναι συνολικά αινιγματικό. Ενώ κανένα τέτοιο σύστημα δεν είχε επισημανθεί στο Γαλαξία μας, παρόμοια δυαδικά ζευγάρια έχουν ανιχνευθεί στα σφαιρωτά σμήνη αστεριών, λέει ο αστροφυσικός Edward van den Heuvel, που σχολίασε την ανακοίνωση.

Τα σφαιρωτά σμήνη περιέχουν έναν εξαιρετικά πυκνό πληθυσμό άστρων, πολύ πυκνότερο από το συνηθισμένο στο Γαλαξία μας. Γι αυτό εκεί μέσα υπάρχει περισσότερη πιθανότητα να γίνει σύγκρουση μεταξύ των άστρων, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει στα παράξενα αυτά φαινόμενα.

"Για να εξηγηθεί η εκκεντρική αυτή τροχιά ενός MSP στο Γαλαξία μας, κάτι θα πρέπει να έχει ενοχλήσει την αρχικά κυκλική τροχιά του συστήματος του πάλσαρ," πιστεύει ο Edward van den Heuvel του πανεπιστημίου του Άμστερνταμ. Αυτό είναι πιθανό να οφείλεται σε μια αλληλεπίδραση με ένα άλλο αστέρι, τόνισε.

Η ομάδα όμως του Champion έχει δύο πιθανά σενάρια για να εξηγήσει την παράξενη συμπεριφορά.

Αναθεώρηση των κανόνων

Το πρώτο είναι ότι το σύστημα σχηματίστηκε αρχικά σε ένα σφαιρωτό σμήνος αστεριών, αλλά πετάχτηκε έξω στο διάστημα και έφτασε τελικά στο Γαλαξία μας. Κάτω από αυτό το σενάριο, το δυαδικό σύστημα ήταν αρχικά μια τυπική ένωση ενός MSP και ενός ερυθρού γίγαντα. Κατόπιν, ένα αστέρι σαν τον ήλιο μας συγκρούστηκε με το ζευγάρι, διώχνοντας τελικά τον ερυθρό γίγαντα από συνοδό του πάλσαρ και μπαίνοντας στη θέση του. Η ενέργεια αυτής της ουράνιας σύγκρουσης θα μπορούσε να έχει διώξει το δυαδικό σύστημα από το σφαιρωτό σμήνος, έως ότου έφθασε τελικά στο Γαλαξία μας.

Το άλλο σενάριο είναι ότι το ζευγάρι δεν είναι τελικά ένα δυαδικό σύστημα, αλλά τα κατάλοιπα μιας αστρικής τριάδας. Σε αυτήν την περίπτωση, το τρίτο σώμα (σαν τον ήλιο μας) θα στρέφονταν γύρω από ένα κανονικό δυαδικό σύστημα, όπου ένα πάλσαρ MSP στρεφόταν γύρω από ένα λευκό νάνο αστέρι. Το τηλεσκόπιο Arecibo λοιπόν παρατήρησε μόνο τα δύο αντικείμενα κι όχι το τρίτο.

Αλλά κανένα μοντέλο δεν ταιριάζει απολύτως με τα στοιχεία, τουλάχιστον όχι σύμφωνα με τις υπάρχουσες θεωρίες αυτής της περιόδου.

"Οτιδήποτε που θα εξηγεί τα MSP θα πρέπει επίσης να είναι σε θέση να εξηγήσει και αυτό το σύστημα. Η θεωρία της "ανακύκλωσης" δεν κάνει λάθος απαραιτήτως, αλλά πρέπει να βρούμε έναν νέο τρόπο για να το εξηγήσουμε."