Dalekohledy ESO pomáhají odhalit tajemství neobvyklého pulsaru

Tisková zpráva ESO2315 – 30. srpna 2023

„Zaznamenali jsme mimořádné kosmické děje, při kterých bylo během velmi krátké doby, zhruba desítek sekund, vyvrženo do okolního prostoru značné množství hmoty, a to z malého kompaktního hvězdného objektu rotujícího neuvěřitelnou rychlostí,“ popisuje vědecká pracovnice Maria Cristina Baglio (New York University Abu Dhabi; Italian National Institute for Astrophysics, INAF), hlavní autorka článku, který byl publikován ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.  

Pulsar je rychle rotující, silně magnetické jádro původně hmotné hvězdy, které z okolí magnetických pólů vyzařuje svazky intenzivního elektromagnetického záření většinou v rádiovém oboru. Díky rotaci objektu tyto svazky ozařují okolní prostor podobně jako maják a astronomové je mohu detekovat jen v případě, že míří směrem k Zemi. V takovém případě se pak jasnost hvězdy při pohledu ze Země periodicky mění.  

Objekt PSR J1023+0038 (zkráceně J1023) je však neobvyklým pulsarem s podivným chováním. Leží asi 4 500 světelných let od Slunce a na obloze se nachází v souhvězdí Sextant. Tento pulsar obíhá po těsné oběžné dráze kolem normální hvězdy a v posledním desetiletí stahuje hmotu ze svého souputníka, která se hromadí v disku kolem pulsaru a pomalu sestupuje stále blíže k němu.

Od okamžiku, kdy proces akumulace hmoty začal, periodické záblesky pulsaru téměř vymizely a objekt se začal opakovaně přepínat mezi dvěma módy – v aktivní fázi vydává značně intenzivní rentgenové a ultrafialové záření i viditelné světlo, zatímco v klidné fázi na těchto vlnových délkách zeslábne a emituje větší množství rádiového záření. V každém módu aktivity může pulsar setrvat od několika sekund až po minuty a následně se doslova ‚přepne‘ během několika sekund. A právě toto ‚přepínání‘ astronomy dosud nejvíce mátlo.

„Během naší mimořádné kampaně, jejímž cílem bylo pochopit chování tohoto pulsaru, jsme využili řadu špičkových pozemních i kosmických teleskopů,“ říká vědecký pracovník a spoluautor práce Francesco Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Barcelona, Španělsko). Do pozorování se zapojily mimo jiné dalekohledy ESO/VLT (Very Large Telescope) a ESO/NTT (New Technology Telescope), které detekovaly viditelné světlo a infračervené záření, a také radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož evropským partnerem je ESO. Během dvou nocí v červnu 2021 se podařilo pozorovat přes 280 ‚přepnutí‘ mezi aktivní a klidnou fází pulzaru.  

„Zjistili jsme, že přepínání režimů pramení z komplikované interakce mezi hvězdným větrem – tokem vysokoenergetických částic proudících od pulsaru – a hmotou padající k němu,“ vysvětluje Coti Zelati (INAF).

V klidném režimu je hmota sestupující k pulsaru rovnoměrně vypuzována v úzkém svazku – jetu – kolmo k rovině disku. Plyn se však postupně hromadí čím dál tím blíže a je intenzivněji zahříván hvězdným větrem proudícím z pulzaru. Systém se přepne do aktivní fáze, v níž horký plyn jasně září v rentgenovém a ultrafialovém záření i viditelném světle. Když jsou následně oblaky tohoto horkého materiálu ze systému vypuzeny, systém opět svítí méně a přepne se zpět do klidnějšího režimu. 

I když se podařilo rozluštit záhadu podivného chování pulsaru J1023, astronomové se mají při studiu tohoto unikátního objektu stále co učit. A dalekohledy ESO jim v tom budou i nadále pomáhat. Budoucí Extrémně velký dalekohled ESO/ELT, který je v současné době ve výstavbě v Chile, nabídne bezprecedentní pohled na mechanismy zodpovědné za přepínání fází u J1023. „ELT nám umožní získat klíčové poznatky o tom, jak je složení, prostorové rozložení, dynamika či aktuální energetický stav hmoty proudící k pulsaru ovlivněn ději při přepínání režimů,“ dodává spoluautor práce Sergio Campana (ředitel výzkumu, INAF Brera Observatory).

Další informace

Výzkum byl prezentování v článku, který byl publikován v časopise Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418).

Složení týmu: M. C. Baglio (Center for Astro, Particle, and Planetary Physics, New York University Abu Dhabi, UAE [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Itálie [INAF Brera]), F. Coti Zelati (Institute of Space Sciences, Campus UAB, Barcelona, Španělsko [ICE–CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Španělsko [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Španělsko; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Španělsko; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Itálie [INAF Bologna]; Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Itálie [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna; Bologna), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Rome, Itálie [INAF Roma]); INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Rome, Itálie; Sapienza Università di Roma, Rome, Italy), S.Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Rome, Itálie; INAF Roma), X. Hou (Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Čína), D. Li (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, Čína; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, Čína; Research Center for Intelligent Computing Platforms, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, Čína), J. Li (CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of China, Hefei, Čína; School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, Hefei, Čína), P. Wang (Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, Beijing, Čína), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Španělsko), K. Alabarta (NYU Abu Dhabi), P. Casella (INAF Roma), S. Covino (INAF Brera), D. M. Bramich (NYU Abu Dhabi; Division of Engineering, New York University Abu Dhabi, UAE), D. de Martino (INAF − Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Itálie), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Nizozemí), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi) a F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Španělsko).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ve prospěch všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření zájmu o astronomii, a podporujeme mezinárodní spolupráci v oblasti astronomie. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji podporuje 16 členských států (Belgie, Česká republika, Dánsko, Francie, Finsko, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Spojené království, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko), hostitelský stát Chile a Austrálie jako strategický partner. Sídlo ESO a její návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází nedaleko německého Mnichova, zatímco chilská poušť Atacama, nádherné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři pozorovací stanoviště: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu provozuje ESO Very Large Telescope a jeho interferometr VLTI, jakož i přehlídkové dalekohledy, jako je VISTA. Na Paranalu bude ESO také hostit a provozovat soustavu Čerenkovových teleskopů (Cherenkov Telescope Array South), největší a nejcitlivější observatoř pro gama záření na světě. Spolu s mezinárodními partnery provozuje ESO na Chajnantoru zařízení ALMA, které pozoruje oblohu v milimetrovém a submilimetrovém pásmu. Na Cerro Armazones poblíž Paranalu budujeme „největší oko upřené k nebi“ – Extremely Large Telescope. Z našich kanceláří v Santiagu v Chile podporujeme naše operace v zemi a spolupracujeme s chilskými partnery a společností. 

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan), NSTC (National Science and Technology Council, Taiwan), NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, testování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalekohledu VLT
• snímky teleskopu ALMA 
• snímky dalekohledu NTT
• další informace o teleskopu ESO/ELT (Extremely Large Telescope)
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Anežka Kabátová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; Česko; Email: eson-czech@eso.org

Maria Cristina Baglio; New York University Abu Dhabi and Italian National Institute for Astrophysics (INAF); Abu Dhabi, United Arab Emirates; Tel.: +97126287089; Email: mcb19@nyu.edu ; maria.baglio@inaf.it

Francesco Coti Zelati; Institute of Space Sciences; Barcelona, Spain; Tel.: (+34) 937379788 430416; Email: cotizelati@ice.csic.es

Sergio Campana; INAF Brera Observatory; Merate, Italy; Tel.: +39 02 72320418; Email: sergio.campana@brera.inaf.it

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2315 – 30. srpna 2023