伴星から落ち込む降着円盤からのＸ線は弱く電波は強い。そこにパルサー本体から物質が放射されるとＸ線と紫外線が出るところまでは分かった。以下、機械翻訳。
ESO望遠鏡はパルサーパズルを解くのに役立ちます
2023年8月30日
この画像の暗い背景は、小さなパルサーと大きな伴星の中央領域にある魅力的なアーティストの印象によって壊れています。真ん中にはパルサーがあり、小さな白い球体で、両側に2つの細い白いジェットが垂直に出ています—1つはフレームの上部まで上向きに伸び、もう1つは下向きに下向きに伸びています。灰色の半球形の高温ガスの塊はジェットと同じ方向に放出されていますが、下部の塊はパルサーに近いガス円盤の下にはほとんど見えません。円盤はパルサーに渦巻いており、それに近いところでは明るく白くなっています。円盤は、画像の右上にあるはるかに大きくて明るい円である伴星に湾曲したアームで接続されています。この星から、パルサーはガスを盗んでいます。
3つのヨーロッパ南天天文台(ESO)施設を含む、地上と宇宙の両方で12の望遠鏡を含む驚くべき観測キャンペーンにより、天文学者はパルサー、超高速回転する死んだ星の奇妙な振る舞いを発見しました。この不思議な物体は、２つの明るさモードをほぼ絶えず切り替えることが知られており、これまで謎でした。しかし、天文学者は今、非常に短い期間にパルサーから突然物質が放出されることが独特のスイッチの原因であることを発見しました。
「私たちは、宇宙砲弾に似た膨大な量の物質が、信じられないほど高速で回転する小さくて密度の高い天体から数十秒という非常に短い時間内に宇宙に打ち上げられるという異常な宇宙イベントを目撃しました」と、イタリア国立天体物理学研究所(INAF)に所属するニューヨーク大学アブダビ校の研究者であるマリア・クリスティーナ・バグリオは述べています。 そして、本日Astronomy & Astrophysicsに掲載された論文の筆頭著者です。
パルサーは、電磁放射のビームを宇宙に放出する、急速に回転する磁気の死んだ星です。回転すると、このビームは、灯台のビームが周囲をスキャンするように、宇宙を横切って掃引し、地球への視線と交差するときに天文学者によって検出されます。これにより、星は私たちの惑星から見たように明るさで脈打っているように見えます。
PSR J1023 + 0038、または略してJ1023は、奇妙な動作をする特殊なタイプのパルサーです。セクスタン座の約4500光年離れた場所に位置し、別の星を密接に周回しています。過去10年間、パルサーはこの仲間から物質を積極的に引き離しており、パルサーの周りの円盤に蓄積し、ゆっくりとそれに向かって落下します。
この物質の蓄積過程が始まって以来、掃引ビームは事実上消滅し、パルサーは絶え間なく2つのモードを切り替え始めました。「高」モードでは、パルサーは明るいX線、紫外線、可視光を放出しますが、「低」モードでは、これらの周波数で暗くなり、より多くの電波を放出します。パルサーは、各モードに数秒または数分間留まり、わずか数秒で他のモードに切り替えることができます。この切り替えは、これまでのところ天文学者を困惑させてきました。
「このパルサーの振る舞いを理解するための前例のない観測キャンペーンには、2021台の最先端の地上望遠鏡と宇宙望遠鏡が含まれていました」と、スペインのバルセロナにある宇宙科学研究所の研究者であり、論文の共同筆頭著者であるフランチェスココティゼラティは述べています。ESOの超大型望遠鏡(VLT)と可視光と近赤外光を検出するESOの新技術望遠鏡(NTT)、ESOがパートナーを務めるアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ(ALMA)がキャンペーンに参加しました。2021年6月の2晩で、システムが高モードと低モードを280回以上切り替えるのを観察しました。
「モード切り替えは、パルサー風、パルサーから吹き飛ばされる高エネルギー粒子の流れ、パルサーに向かって流れる物質の間の複雑な相互作用に起因することを発見しました」と、同じくINAFに所属するコティ・ゼラティは言います。
ローモードでは、パルサーに向かって流れる物質は、ディスクに垂直な狭いジェットで放出されます。 徐々に、この物質はパルサーにどんどん近づき、これが起こると、脈動する星から吹く風に当たって物質が熱くなります。システムは現在ハイモードにあり、X線、紫外線、可視光で明るく光っています。最終的に、この高温物質の塊はジェットを介してパルサーによって除去されます。ディスク内の高温物質が少ないと、システムの光りが少なくなり、ローモードに戻ります。
この発見はJ1023の奇妙な振る舞いの謎を解き明かしましたが、天文学者はまだこのユニークなシステムの研究から学ぶべきことがたくさんあり、ESOの望遠鏡は天文学者がこの独特のパルサーを観測するのを助け続けます。特に、チリで現在建設中のESOの超大型望遠鏡(ELT)は、J1023のスイッチングメカニズムの前例のないビューを提供します。「ELTにより、パルサー周辺の流入物質の存在量、分布、ダイナミクス、およびエネルギー論がモード切り替え動作によってどのように影響を受けるかについての重要な洞察を得ることができます」と、INAFブレラ天文台の研究ディレクターであり、研究の共著者であるセルジオカンパーナは結論付けています。
詳細情報
この研究は、Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418 に掲載される論文として発表されました。)
チームはM.C.バグリオ(ニューヨーク大学アブダビ、アラブ首長国連邦[NYUアブダビ]、天体、素粒子、惑星物理学センター)で構成されています。INAF – ブレラ天文学研究所, メラテ, イタリア [INAF ブレラ]), F. Coti Zelati (宇宙科学研究所, キャンパスUAB, バルセロナ, スペイン [ICE–CSIC];カタルーニャ州エストゥディス研究所(IEEC)、バルセロナ、スペイン[IEEC];INAF ブレラ)、S. カンパーナ (INAF ブレラ)、G. ブスケ (バルセロナ大学、スペイン;スペイン、バルセロナ大学、宇宙科学研究所。IEEC)、P. D'Avanzo (INAF Brera)、S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italy, Iaf Bologna];イタリア・ボローニャ大学物理天文学科[ボローニャ])、M.ジロレッティ(INAFボローニャ;ボローニャ)、F.アンブロジーノ(INAF – ローマ天文学オッセルヴァトリオ、ローマ、イタリア[INAFローマ]);INAF – スペイン国立惑星惑星研究所, ローマ, イタリア;ローマ・ラ・サピエンツァ大学、ローマ、イタリア)、S.クレスピ(ニューヨーク大学アブダビ校)、A.ミラヴァル・ザノン(イタリア、ローマ、イタリア、アジェンツィア・スパツィアーレ・イタリアーナ;INAF Roma)、X. Hou(雲南天文台、中国科学院、昆明、中国;天体の構造と進化のための主要実験室、中国科学院、昆明、中国)、D. Li(中国科学院国立天文台、北京、中国;中国科学院大学、北京、中国;インテリジェントコンピューティングプラットフォーム研究センター、浙江研究所、杭州、中国)、J. Li(中国科学技術大学天文学部銀河宇宙論研究のためのCASキーラボ、合肥、中国;中国科学技術大学天文宇宙科学院、合肥、中国)、P.ワン(北京師範大学天文学天体物理学フロンティア研究所、北京、中国)、D.M.ラッセル(ニューヨーク大学アブダビ)、D.F.トーレス(INAFブレラ;IEEC;カタルーニャ・デ・レセルカイ・エストゥディス・アバンサッツ研究所(スペイン、バルセロナ)、K・アラバルタ(ニューヨーク大学アブダビ校)、P・カゼッラ(INAFローマ校)、S・コヴィーノ(INAFブレラ校)、D・M・ブラミッチ(ニューヨーク大学アブダビ校;ニューヨーク大学アブダビ校工学部、アラブ首長国連邦)、D.デマルティーノ(INAF -カポディモンテ天文学研究所、ナポリ、イタリア)、M.メンデス(フローニンゲン大学カプタイン天文学研究所、フローニンゲン、オランダ)、S.E.モッタ(INAFブレラ)、A.パピット(INAFローマ)、P.サイキア(ニューヨーク大学アブダビ)、F.ヴィンセンテッリ(スペイン、テネリフェ島、カナリアス天文学研究所;デパルタメントデアストロフィシカ、ラグーナ大学、テネリフェ島、スペイン)。
ヨーロッパ南天天文台(ESO)は、世界中の科学者がすべての人の利益のために宇宙の秘密を発見することを可能にします。私たちは、天文学者がエキサイティングな質問に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運用し、天文学の国際協力を推進しています。1962年に政府間組織として設立されたESOは、現在、16の加盟国(オーストリア、ベルギー、チェコ共和国、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、英国)、ホスト国のチリ、オーストラリアを戦略的パートナーとして支援しています。ESOの本部とそのビジターセンターおよびプラネタリウムであるESO超新星はドイツのミュンヘンの近くにあり、空を観察するためのユニークな条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には望遠鏡があります。ESOは、ラ・シラ、パラナル、チャナントールの3つの観測サイトを運営しています。パラナルでは、ESOは超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、およびVISTAなどのサーベイ望遠鏡を運用しています。また、パラナルでは、ESOは世界最大かつ最も感度の高いガンマ線観測所であるチェレンコフ望遠鏡アレイサウスをホストおよび運用します。ESOは国際的なパートナーとともに、ミリ波とサブミリ波の範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運用しています。パラナル近郊のセロアルマゾネスでは、「世界最大の空への目」であるESOの超大型望遠鏡を構築しています。チリのサンティアゴにあるオフィスから、チリでの事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。
国際天文学施設であるアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ(ALMA)は、ESO、米国国立科学財団(NSF)、自然科学研究機構(NINS)がチリ共和国と協力して提携しています。アルマ望遠鏡は、ESOが加盟国を代表して、NSFがカナダ国立研究評議会(NRC)と台湾の国家科学技術会議(NSTC)と協力し、国立研究開発機構が台湾の中央研究院(AS)と韓国天文宇宙科学研究院(KASI)と協力して資金を提供しています。アルマ望遠鏡の建設と運営は、加盟国に代わってESOが主導します。北米を代表して、アソシエイテッドユニバーシティズ社(AUI)が管理する国立電波天文台(NRAO)による。東アジアを代表して国立天文台(NAOJ)によって。合同アルマ観測所(JAO)は、アルマ望遠鏡の建設、試運転、運用を統一的に指導し、管理しています。
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研究論文
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ESO望遠鏡はパルサーパズルを解くのに役立ちます
2023年8月30日
この画像の暗い背景は、小さなパルサーと大きな伴星の中央領域にある魅力的なアーティストの印象によって壊れています。真ん中にはパルサーがあり、小さな白い球体で、両側に2つの細い白いジェットが垂直に出ています—1つはフレームの上部まで上向きに伸び、もう1つは下向きに下向きに伸びています。灰色の半球形の高温ガスの塊はジェットと同じ方向に放出されていますが、下部の塊はパルサーに近いガス円盤の下にはほとんど見えません。円盤はパルサーに渦巻いており、それに近いところでは明るく白くなっています。円盤は、画像の右上にあるはるかに大きくて明るい円である伴星に湾曲したアームで接続されています。この星から、パルサーはガスを盗んでいます。
3つのヨーロッパ南天天文台(ESO)施設を含む、地上と宇宙の両方で12の望遠鏡を含む驚くべき観測キャンペーンにより、天文学者はパルサー、超高速回転する死んだ星の奇妙な振る舞いを発見しました。この不思議な物体は、２つの明るさモードをほぼ絶えず切り替えることが知られており、これまで謎でした。しかし、天文学者は今、非常に短い期間にパルサーから突然物質が放出されることが独特のスイッチの原因であることを発見しました。
「私たちは、宇宙砲弾に似た膨大な量の物質が、信じられないほど高速で回転する小さくて密度の高い天体から数十秒という非常に短い時間内に宇宙に打ち上げられるという異常な宇宙イベントを目撃しました」と、イタリア国立天体物理学研究所(INAF)に所属するニューヨーク大学アブダビ校の研究者であるマリア・クリスティーナ・バグリオは述べています。 そして、本日Astronomy & Astrophysicsに掲載された論文の筆頭著者です。
パルサーは、電磁放射のビームを宇宙に放出する、急速に回転する磁気の死んだ星です。回転すると、このビームは、灯台のビームが周囲をスキャンするように、宇宙を横切って掃引し、地球への視線と交差するときに天文学者によって検出されます。これにより、星は私たちの惑星から見たように明るさで脈打っているように見えます。
PSR J1023 + 0038、または略してJ1023は、奇妙な動作をする特殊なタイプのパルサーです。セクスタン座の約4500光年離れた場所に位置し、別の星を密接に周回しています。過去10年間、パルサーはこの仲間から物質を積極的に引き離しており、パルサーの周りの円盤に蓄積し、ゆっくりとそれに向かって落下します。
この物質の蓄積過程が始まって以来、掃引ビームは事実上消滅し、パルサーは絶え間なく2つのモードを切り替え始めました。「高」モードでは、パルサーは明るいX線、紫外線、可視光を放出しますが、「低」モードでは、これらの周波数で暗くなり、より多くの電波を放出します。パルサーは、各モードに数秒または数分間留まり、わずか数秒で他のモードに切り替えることができます。この切り替えは、これまでのところ天文学者を困惑させてきました。
「このパルサーの振る舞いを理解するための前例のない観測キャンペーンには、2021台の最先端の地上望遠鏡と宇宙望遠鏡が含まれていました」と、スペインのバルセロナにある宇宙科学研究所の研究者であり、論文の共同筆頭著者であるフランチェスココティゼラティは述べています。ESOの超大型望遠鏡(VLT)と可視光と近赤外光を検出するESOの新技術望遠鏡(NTT)、ESOがパートナーを務めるアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ(ALMA)がキャンペーンに参加しました。2021年6月の2晩で、システムが高モードと低モードを280回以上切り替えるのを観察しました。
「モード切り替えは、パルサー風、パルサーから吹き飛ばされる高エネルギー粒子の流れ、パルサーに向かって流れる物質の間の複雑な相互作用に起因することを発見しました」と、同じくINAFに所属するコティ・ゼラティは言います。
ローモードでは、パルサーに向かって流れる物質は、ディスクに垂直な狭いジェットで放出されます。 徐々に、この物質はパルサーにどんどん近づき、これが起こると、脈動する星から吹く風に当たって物質が熱くなります。システムは現在ハイモードにあり、X線、紫外線、可視光で明るく光っています。最終的に、この高温物質の塊はジェットを介してパルサーによって除去されます。ディスク内の高温物質が少ないと、システムの光りが少なくなり、ローモードに戻ります。
この発見はJ1023の奇妙な振る舞いの謎を解き明かしましたが、天文学者はまだこのユニークなシステムの研究から学ぶべきことがたくさんあり、ESOの望遠鏡は天文学者がこの独特のパルサーを観測するのを助け続けます。特に、チリで現在建設中のESOの超大型望遠鏡(ELT)は、J1023のスイッチングメカニズムの前例のないビューを提供します。「ELTにより、パルサー周辺の流入物質の存在量、分布、ダイナミクス、およびエネルギー論がモード切り替え動作によってどのように影響を受けるかについての重要な洞察を得ることができます」と、INAFブレラ天文台の研究ディレクターであり、研究の共著者であるセルジオカンパーナは結論付けています。
詳細情報
この研究は、Astronomy & Astrophysics (doi:10.1051/0004-6361/202346418 に掲載される論文として発表されました。)
チームはM.C.バグリオ(ニューヨーク大学アブダビ、アラブ首長国連邦[NYUアブダビ]、天体、素粒子、惑星物理学センター)で構成されています。INAF – ブレラ天文学研究所, メラテ, イタリア [INAF ブレラ]), F. Coti Zelati (宇宙科学研究所, キャンパスUAB, バルセロナ, スペイン [ICE–CSIC];カタルーニャ州エストゥディス研究所(IEEC)、バルセロナ、スペイン[IEEC];INAF ブレラ)、S. カンパーナ (INAF ブレラ)、G. ブスケ (バルセロナ大学、スペイン;スペイン、バルセロナ大学、宇宙科学研究所。IEEC)、P. D'Avanzo (INAF Brera)、S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italy, Iaf Bologna];イタリア・ボローニャ大学物理天文学科[ボローニャ])、M.ジロレッティ(INAFボローニャ;ボローニャ)、F.アンブロジーノ(INAF – ローマ天文学オッセルヴァトリオ、ローマ、イタリア[INAFローマ]);INAF – スペイン国立惑星惑星研究所, ローマ, イタリア;ローマ・ラ・サピエンツァ大学、ローマ、イタリア)、S.クレスピ(ニューヨーク大学アブダビ校)、A.ミラヴァル・ザノン(イタリア、ローマ、イタリア、アジェンツィア・スパツィアーレ・イタリアーナ;INAF Roma)、X. Hou(雲南天文台、中国科学院、昆明、中国;天体の構造と進化のための主要実験室、中国科学院、昆明、中国)、D. Li(中国科学院国立天文台、北京、中国;中国科学院大学、北京、中国;インテリジェントコンピューティングプラットフォーム研究センター、浙江研究所、杭州、中国)、J. Li(中国科学技術大学天文学部銀河宇宙論研究のためのCASキーラボ、合肥、中国;中国科学技術大学天文宇宙科学院、合肥、中国)、P.ワン(北京師範大学天文学天体物理学フロンティア研究所、北京、中国)、D.M.ラッセル(ニューヨーク大学アブダビ)、D.F.トーレス(INAFブレラ;IEEC;カタルーニャ・デ・レセルカイ・エストゥディス・アバンサッツ研究所(スペイン、バルセロナ)、K・アラバルタ(ニューヨーク大学アブダビ校)、P・カゼッラ(INAFローマ校)、S・コヴィーノ(INAFブレラ校)、D・M・ブラミッチ(ニューヨーク大学アブダビ校;ニューヨーク大学アブダビ校工学部、アラブ首長国連邦)、D.デマルティーノ(INAF -カポディモンテ天文学研究所、ナポリ、イタリア)、M.メンデス(フローニンゲン大学カプタイン天文学研究所、フローニンゲン、オランダ)、S.E.モッタ(INAFブレラ)、A.パピット(INAFローマ)、P.サイキア(ニューヨーク大学アブダビ)、F.ヴィンセンテッリ(スペイン、テネリフェ島、カナリアス天文学研究所;デパルタメントデアストロフィシカ、ラグーナ大学、テネリフェ島、スペイン)。
ヨーロッパ南天天文台(ESO)は、世界中の科学者がすべての人の利益のために宇宙の秘密を発見することを可能にします。私たちは、天文学者がエキサイティングな質問に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運用し、天文学の国際協力を推進しています。1962年に政府間組織として設立されたESOは、現在、16の加盟国(オーストリア、ベルギー、チェコ共和国、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、英国)、ホスト国のチリ、オーストラリアを戦略的パートナーとして支援しています。ESOの本部とそのビジターセンターおよびプラネタリウムであるESO超新星はドイツのミュンヘンの近くにあり、空を観察するためのユニークな条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には望遠鏡があります。ESOは、ラ・シラ、パラナル、チャナントールの3つの観測サイトを運営しています。パラナルでは、ESOは超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、およびVISTAなどのサーベイ望遠鏡を運用しています。また、パラナルでは、ESOは世界最大かつ最も感度の高いガンマ線観測所であるチェレンコフ望遠鏡アレイサウスをホストおよび運用します。ESOは国際的なパートナーとともに、ミリ波とサブミリ波の範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運用しています。パラナル近郊のセロアルマゾネスでは、「世界最大の空への目」であるESOの超大型望遠鏡を構築しています。チリのサンティアゴにあるオフィスから、チリでの事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。
国際天文学施設であるアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ(ALMA)は、ESO、米国国立科学財団(NSF)、自然科学研究機構(NINS)がチリ共和国と協力して提携しています。アルマ望遠鏡は、ESOが加盟国を代表して、NSFがカナダ国立研究評議会(NRC)と台湾の国家科学技術会議(NSTC)と協力し、国立研究開発機構が台湾の中央研究院(AS)と韓国天文宇宙科学研究院(KASI)と協力して資金を提供しています。アルマ望遠鏡の建設と運営は、加盟国に代わってESOが主導します。北米を代表して、アソシエイテッドユニバーシティズ社(AUI)が管理する国立電波天文台(NRAO)による。東アジアを代表して国立天文台(NAOJ)によって。合同アルマ観測所(JAO)は、アルマ望遠鏡の建設、試運転、運用を統一的に指導し、管理しています。
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