Chandra de la NASA atrapa a Pulsar en una trampa de velocidad de rayos X

Remanente de supernova G292.0+1.8

El remanente de supernova G292.0+1.8 contiene un púlsar que se mueve a más de un millón de millas por hora, como se ve en la imagen de Chandra junto con una imagen óptica de Digitized Sky Survey. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y que pueden formarse cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. A veces, estas explosiones producen una “patada”, que envió este púlsar a toda velocidad a través de los restos de la explosión de la supernova. Imágenes adicionales muestran una mirada de cerca a este púlsar en rayos X de Chandra, que lo observó tanto en 2006 como en 2016 para medir esta notable velocidad. Las cruces rojas en cada panel muestran la posición del púlsar en 2006. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2

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  • To measure this, researchers compared

El remanente de supernova G292.0+1.8 contiene un púlsar que se mueve a más de un millón de millas por hora. Esta imagen presenta datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA (rojo, naranja, amarillo y azul), que se utilizó para hacer este descubrimiento. Los rayos X se combinaron con una imagen óptica del Digitized Sky Survey, un estudio terrestre de todo el cielo.

Los púlsares están girando rápidamente estrellas de neutrones que pueden formarse cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. A veces, estas explosiones producen una “patada”, que es lo que envió a este púlsar a toda velocidad a través de los restos de la explosión de la supernova. Un recuadro muestra una mirada de cerca a este púlsar en rayos X de Chandra.

Para hacer este descubrimiento, los investigadores compararon imágenes de Chandra de G292.0+1.8 tomadas en 2006 y 2016. Un par de imágenes complementarias muestran el cambio de posición del púlsar en un lapso de 10 años. El cambio en la posición de la fuente es pequeño porque el púlsar está a unos 20.000 años luz de la Tierra, pero viajó unos 190.000 millones de kilómetros durante este período. Los investigadores pudieron medir esto combinando las imágenes de alta resolución de Chandra con una cuidadosa técnica de verificación de las coordenadas del púlsar y otras fuentes de rayos X mediante el uso de posiciones precisas del satélite Gaia.

Posiciones Pulsar, 2006 y 2016

Pulsar Positions, 2006 y 2016. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.

El equipo calculó que el púlsar se mueve al menos a 1,4 millones de millas por hora desde el centro del remanente de supernova hacia la parte inferior izquierda. Esta velocidad es aproximadamente un 30% más alta que una estimación previa de la velocidad del púlsar que se basó en un método indirecto, al medir qué tan lejos está el púlsar del centro de la explosión.

La velocidad recién determinada del púlsar indica que G292.0+1.8 y su púlsar pueden ser significativamente más jóvenes de lo que pensaban los astrónomos. Los investigadores estiman que G292.0+1.8 habría explotado hace unos 2000 años visto desde la Tierra, en lugar de hace 3000 años como se calculó previamente. Esta nueva estimación de la edad de G292.0+1.8 se basa en extrapolar la posición del púlsar hacia atrás en el tiempo para que coincida con el centro de la explosión.

Varias civilizaciones de todo el mundo estaban registrando explosiones de supernovas en ese momento, lo que abrió la posibilidad de que G292.0+1.8 se observara directamente. Sin embargo, G292.0+1.8 está por debajo del horizonte para la mayoría de las civilizaciones del hemisferio norte que podrían haberlo observado, y no hay ejemplos registrados de una supernova observada en el hemisferio sur en la dirección de G292.0+1.8.

G292+1.8 Primer plano

Una vista de primer plano del centro de la imagen Chandra de G292+1.8. Se muestra la dirección del movimiento del púlsar (flecha) y la posición del centro de la explosión (óvalo verde) en función del movimiento de los desechos observados en los datos ópticos. La posición del púlsar se extrapola 3000 años atrás y el triángulo representa la incertidumbre en el ángulo de la extrapolación. La concordancia de la posición extrapolada con el centro de la explosión da una edad de unos 2.000 años para el púlsar y G292+1,8. El centro de masa (cruz) de los elementos detectados por rayos X en los escombros (Si, S, Ar, Ca) está en el lado opuesto del centro de la explosión del púlsar en movimiento. Esta asimetría en los escombros en la parte superior derecha de la explosión resultó en que el púlsar fuera empujado hacia la parte inferior izquierda, por conservación del impulso. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2

Además de aprender más sobre la edad de G292.0+1.8, el equipo de investigación también examinó cómo la supernova le dio al púlsar su poderosa patada. Hay dos posibilidades principales, ambas relacionadas con que la supernova no expulse material de manera uniforme en todas las direcciones. Una posibilidad es que neutrinos producidos en la explosión son expulsados ​​de la explosión asimétricamente, y el otro es que los escombros de la explosión son expulsados ​​asimétricamente. Si el material tiene una dirección preferida, el púlsar será expulsado en la dirección opuesta debido al principio de la física llamado conservación del momento.

La cantidad de asimetría de neutrinos requerida para explicar la alta velocidad en este último resultado sería extrema, apoyando la explicación de que la asimetría en los restos de la explosión le dio al púlsar su patada.

La energía impartida al púlsar por esta explosión fue gigantesca. Aunque solo tiene unas 10 millas de diámetro, la masa del púlsar es 500.000 veces mayor que la de la Tierra y viaja 20 veces más rápido que la velocidad de la Tierra en órbita alrededor del Sol.

El último trabajo de Xi Long y Paul Plucinksky (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian) sobre G292.0+1.8 se presentó en la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, CA. Los resultados también se discuten en un artículo que ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal. Los otros autores del artículo son Daniel Patnaude y Terrance Gaetz, ambos del Centro de Astrofísica.

Referencia: “The Proper Motion of the Pulsar J1124-5916 in the Galactic Supernova Remnant G292.0+1.8” por Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky y Terrance J. Gaetz, aceptado, El diario astrofísico.
arXiv:2205.07951

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.