Άποψη πλήρους πεδίου ακτίνων Χ του σφαιρικού αστρικού σμήνους 47 Tucanae. Πίστωση εικόνας: NASA/CXC/Northwestern U./C.Heinke et al. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Οι νέες παρατηρήσεις του Chandra δίνουν τις καλύτερες πληροφορίες ακόμη για το γιατί τέτοια αστέρια νετρονίων, που ονομάζονται πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου, περιστρέφονται τόσο γρήγορα. Το κλειδί, όπως και στα ακίνητα, είναι η τοποθεσία, η τοποθεσία, η τοποθεσία – σε αυτήν την περίπτωση τα πολυσύχναστα όρια του σφαιρωτού αστρικού σμήνους 47 Tucanae, όπου τα αστέρια απέχουν λιγότερο από το ένα δέκατο του έτους φωτός μεταξύ τους. Σχεδόν δύο δωδεκάδες πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου βρίσκονται εκεί. Αυτό το μεγάλο δείγμα είναι ένα μπόνους για τους αστρονόμους που επιδιώκουν να δοκιμάσουν θεωρίες για την προέλευση των πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου και αυξάνει τις πιθανότητες να βρουν ένα κρίσιμο μεταβατικό αντικείμενο όπως το 47 Tuc W.
47 Το Tuc W ξεχωρίζει από το πλήθος επειδή παράγει περισσότερες ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας από τα άλλα. Αυτή η ανωμαλία δείχνει μια διαφορετική προέλευση των ακτίνων Χ, δηλαδή ένα ωστικό κύμα λόγω μιας σύγκρουσης μεταξύ της ύλης που ρέει από ένα συνοδό αστέρι και των σωματιδίων που τρέχουν μακριά από το πάλσαρ με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Τακτικές διακυμάνσεις στο οπτικό φως και το φως των ακτίνων Χ που αντιστοιχούν στην τροχιακή περίοδο των άστρων υποστηρίζουν αυτήν την ερμηνεία.
Μια ομάδα αστρονόμων από το Κέντρο Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης επεσήμανε ότι η υπογραφή ακτίνων Χ και η μεταβλητότητα του φωτός από 47 Tuc W είναι σχεδόν πανομοιότυπες με αυτές που παρατηρούνται από μια δυαδική πηγή ακτίνων Χ γνωστή ως J1808. Προτείνουν ότι αυτές οι ομοιότητες μεταξύ ενός γνωστού πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου και ενός γνωστού δυαδικού συστήματος ακτίνων Χ παρέχουν την πολυπόθητη σύνδεση μεταξύ αυτών των τύπων αντικειμένων.
Θεωρητικά, το πρώτο βήμα προς την παραγωγή ενός πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου είναι ο σχηματισμός ενός αστέρα νετρονίων όταν ένα τεράστιο αστέρι γίνεται σουπερνόβα. Εάν το αστέρι νετρονίων βρίσκεται σε ένα σφαιρικό σμήνος, θα εκτελέσει έναν ασταθή χορό γύρω από το κέντρο του σμήνους, σηκώνοντας ένα συνοδό αστέρι το οποίο μπορεί αργότερα να ανταλλάξει με άλλο.
Όπως σε μια γεμάτη πίστα χορού, η συμφόρηση σε ένα σφαιρωτό σμήνος μπορεί να προκαλέσει το αστέρι νετρονίων να πλησιάσει πιο κοντά στον σύντροφό του ή να ανταλλάξει συντρόφους για να σχηματίσει ένα ακόμη πιο σφιχτό ζευγάρι. Όταν το ζεύγος πλησιάζει αρκετά, το αστέρι νετρονίων αρχίζει να απομακρύνει την ύλη από τον σύντροφό του. Καθώς η ύλη πέφτει πάνω στο αστέρι νετρονίων, εκπέμπει ακτίνες Χ. Έχει σχηματιστεί ένα δυαδικό σύστημα ακτίνων Χ και το αστέρι νετρονίων έχει κάνει το κρίσιμο δεύτερο βήμα για να γίνει ένα πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου.
Η ύλη που πέφτει πάνω στο αστέρι νετρονίων το περιστρέφει αργά, με τον ίδιο τρόπο που μπορεί να περιστραφεί το καρουζέλ ενός παιδιού σπρώχνοντάς το κάθε φορά που έρχεται γύρω. Μετά από 10 έως 100 εκατομμύρια χρόνια ώθησης, το αστέρι νετρονίων περιστρέφεται μία φορά κάθε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τέλος, λόγω της ταχείας περιστροφής του αστέρα νετρονίων, ή της εξέλιξης του συνοδού, η πτώση της ύλης σταματά, η εκπομπή ακτίνων Χ μειώνεται και το αστέρι νετρονίων αναδύεται ως πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου που εκπέμπει ραδιόφωνα.
Είναι πιθανό ότι το αστέρι συνοδός στο 47 Tuc W - ένα κανονικό αστέρι με μάζα μεγαλύτερη από περίπου το ένα όγδοο αυτής του Ήλιου - είναι ένας νέος εταίρος, παρά ο σύντροφος που περιέστρεψε το πάλσαρ. Ο νέος συνεργάτης, που αποκτήθηκε αρκετά πρόσφατα σε μια ανταλλαγή που εκτόξευσε τον προηγούμενο σύντροφο, προσπαθεί να πετάξει στο ήδη περιστρεφόμενο πάλσαρ, δημιουργώντας το παρατηρούμενο ωστικό κύμα. Αντίθετα, το δυαδικό J1808 ακτίνων Χ δεν βρίσκεται σε ένα σφαιρικό σμήνος και πολύ πιθανόν να αρκείται στον αρχικό του σύντροφο, το οποίο έχει εξαντληθεί σε μέγεθος καφέ νάνου με μάζα μικρότερη από 5% αυτής του Ήλιου.
Οι περισσότεροι αστρονόμοι αποδέχονται το δυαδικό σενάριο spin-up για τη δημιουργία πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου επειδή έχουν παρατηρήσει αστέρες νετρονίων να επιταχύνουν σε δυαδικά συστήματα ακτίνων Χ και σχεδόν όλοι οι πάλσαρ ραδιοφώνου χιλιοστού του δευτερολέπτου παρατηρούνται ότι βρίσκονται σε δυαδικά συστήματα. Μέχρι τώρα, δεν υπήρχε οριστική απόδειξη, επειδή πολύ λίγα είναι γνωστά για τα μεταβατικά αντικείμενα μεταξύ του δεύτερου και του τελευταίου βήματος.
Γι' αυτό το 47 Tuc W είναι καυτό. Συνδέει ένα πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου με πολλές από τις ιδιότητες ενός δυαδικού ακτίνων Χ με το J1808, ένα δυαδικό δυαδικό κύκλωμα ακτίνων Χ που συμπεριφέρεται με πολλούς τρόπους σαν πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου, παρέχοντας έτσι μια ισχυρή αλυσίδα αποδεικτικών στοιχείων για την υποστήριξη της θεωρίας.
Αρχική πηγή: Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra