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Chandra della NASA cattura le pulsar in una trappola flash a raggi X

Resto di supernova G292.0+1.8

Il residuo di supernova G292.0+1.8 contiene una pulsar che si muove a oltre un milione di miglia orarie, come mostrato nell’immagine di Chandra insieme a un’immagine ottica del Digitized Sky Survey. Le pulsar sono stelle di neutroni in rapida rotazione che possono formarsi quando stelle massicce esauriscono il carburante, collassano ed esplodono. A volte queste esplosioni creano un “calcio” che ha inviato questa pulsar a sfrecciare attraverso i resti dell’esplosione della supernova. Altre immagini mostrano un primo piano di questa pulsar nei raggi X di Chandra, che l’ha osservata sia nel 2006 che nel 2016 per misurarne la notevole velocità. Le croci rosse in ogni riquadro mostrano la posizione della pulsar nel 2006. Immagine di credito: raggi X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Ottica: Palomar DSS2

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  • To measure this, researchers compared

Il residuo di supernova G292.0+1.8 contiene una pulsar che si muove a oltre un milione di miglia orarie. Questa immagine mostra i dati (rosso, arancione, giallo e blu) dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA utilizzati per questa scoperta. I raggi X sono stati combinati con un’immagine ottica del Digitized Sky Survey, un’indagine a terra dell’intero cielo.

Le pulsar sono stelle di neutroni in rapida rotazione che possono formarsi quando stelle massicce esauriscono il carburante, collassano ed esplodono. A volte queste esplosioni creano un “calcio” che ha inviato questa pulsar a sfrecciare attraverso i resti dell’esplosione della supernova. Un riquadro mostra un primo piano di questa pulsar nelle immagini a raggi X di Chandra.

Per fare questa scoperta, i ricercatori hanno confrontato le immagini Chandra di G292.0+1.8 scattate nel 2006 e nel 2016. Un paio di immagini aggiuntive mostrano il cambiamento nella posizione della pulsar nell’arco di 10 anni. Lo spostamento nella posizione della sorgente è piccolo perché la pulsar si trova a circa 20.000 anni luce dalla Terra, ma in quel periodo ha viaggiato per circa 120 miliardi di miglia (190 miliardi di chilometri). I ricercatori sono stati in grado di misurarlo combinando le immagini ad alta risoluzione di Chandra con una tecnica attenta per verificare le coordinate della pulsar e di altre sorgenti di raggi X, utilizzando posizioni precise del satellite Gaia.

Posizioni Pulsar, 2006 e 2016

Posizioni Pulsar, 2006 e 2016. Credito: raggi X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.

Il team ha calcolato che la pulsar si sta muovendo in basso a sinistra dal centro del residuo di supernova ad almeno 1,4 milioni di miglia orarie. Questa velocità è circa il 30% più veloce di una stima precedente della velocità della pulsar, che si basava su un metodo indiretto misurando la distanza della pulsar dal centro dell’esplosione.

La velocità appena determinata della pulsar indica che G292.0+1.8 e la sua pulsar potrebbero essere significativamente più giovani di quanto gli astronomi pensassero in precedenza. I ricercatori stimano che G292.0+1.8 sarebbe esploso circa 2.000 anni fa visto dalla Terra, piuttosto che 3.000 anni fa come calcolato in precedenza. Questa nuova stima dell’età di G292.0+1.8 si basa sull’estrapolazione della posizione della pulsar nel tempo che coincide con il centro dell’esplosione.

Diverse civiltà in tutto il mondo hanno registrato esplosioni di supernova in quel momento, aumentando la possibilità che G292.0+1.8 sia stato osservato direttamente. Tuttavia, G292.0+1.8 è al di sotto dell’orizzonte per la maggior parte delle civiltà dell’emisfero settentrionale che potrebbero averlo osservato e non ci sono esempi registrati di una supernova osservata nell’emisfero meridionale verso G292.0+1.8.

G292+1.8 primo piano

Un primo piano del centro dell’immagine G292+1.8 Chandra. Viene mostrata la direzione del movimento della pulsar (freccia) e la posizione del centro dell’esplosione (ovale verde) in base al movimento dei detriti visto nei dati ottici. La posizione della pulsar viene estrapolata indietro di 3000 anni e il triangolo mostra l’incertezza nell’angolo dell’estrapolazione. Abbinando la posizione estrapolata con il centro dell’esplosione si ottiene un’età di circa 2.000 anni per la pulsar e G292+1.8. Il centro di massa (croce) degli elementi rilevati dai raggi X nei detriti (Si, S, Ar, Ca) si trova sul lato opposto del centro di esplosione della pulsar in movimento. Questa asimmetria nei detriti in alto a destra dell’esplosione ha causato l’espulsione della pulsar in basso a sinistra a causa della conservazione della quantità di moto. Credito: raggi X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Ottica: Palomar DSS2

Il team di ricerca non solo ha appreso di più sull’età di G292.0+1.8, ma ha anche studiato come la supernova ha dato alla pulsar il suo potente calcio. Ci sono due possibilità principali, che coinvolgono entrambe materiale che non viene espulso in modo uniforme in tutte le direzioni dalla supernova. Una possibilità è che i neutrini prodotti nell’esplosione vengano espulsi in modo asimmetrico dall’esplosione e l’altra è che i detriti dell’esplosione vengano espulsi in modo asimmetrico. Se il materiale ha una direzione preferita, la pulsar sarà lanciata nella direzione opposta a causa del principio fisico di conservazione della quantità di moto.

La quantità di asimmetria dei neutrini richiesta per spiegare l’elevata velocità in quest’ultimo risultato sarebbe estrema e sosterrebbe la spiegazione secondo cui l’asimmetria nei detriti dell’esplosione ha dato il suo calcio alla pulsar.

L’energia impartita alla pulsar da questa esplosione era gigantesca. Sebbene la pulsar sia larga solo circa 10 miglia, ha 500.000 volte la massa della Terra e viaggia 20 volte più veloce della velocità terrestre mentre orbita attorno al Sole.

https://www.youtube.com/watch?v=0itTriYIOlI

L’ultimo lavoro di Xi Long e Paul Plucinksky (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) su G292.0+1.8 è stato presentato al 240° meeting dell’American Astronomical Society a Pasadena, in California. I risultati sono discussi anche in un articolo accettato per la pubblicazione sull’Astrophysical Journal. Gli altri autori dell’articolo sono Daniel Patnaude e Terrance Gaetz, entrambi del Center for Astrophysics.

Riferimento: “The Proper Motion of the Pulsar J1124-5916 in the Galactic Supernova Remnant G292.0+1.8” di Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky e Terrance J. Gaetz hanno accettato, Il diario astrofisico.
arXiv:2205.07951

Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, nel Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, nel Massachusetts.