— Published on 19/01/2025 / Bug.hr.
Sve donedavno pulsar smo definirali kao brzorotirajuću neutronsku zvijezdu; nedavno otkriveni objekt ASKAP J183950.5−075635.0 po mnogim je karakteristikama tipični pulsar, osim po periodu rotacije
Kozmički radioizvori mogu biti kontinuirani, poput radiogalaksija, pa radiovalove emitirati neprekidno. A mogu biti i tranzijentni pa radiovalove emitirati povremeno. Te povremene emisije pak mogu biti nepravilne, ili samo jednokratne kao u slučaju brzih provala radiovalova, a mogu biti i pravilne ili periodične, kao kod pulsara.
Pulsari
Kad zvijezda velike mase potroši svoje termonuklearno gorivo završi kao supernova. Njezini vanjski slojevi razlete se u okolni prostor, a unutrašnji dio kolabira u kompaktni kozmički objekt koji nazivamo neutronska zvijezda. Neutronska zvijezda je nezamislivo gusta. Masa od otprilike jednog Sunca sabijena je u kuglu promjera oko deset kilometara što odgovara gustoći od oko 1017 kg/m3. Teško je zamisliti koliko je to gusto pa se obično radi usporedba s čajnom žličicom mase. Dakle, jedna čajna žličica (5 mL) tvari s neutronske zvijezde ima masu od 500 milijuna tona. To je tisuću supertankera od po 500 000 tona.
Osim što su ekstremno guste, neutronske zvijezde brzo rotiraju oko svoje osi, što je posljedica očuvanja kutne količine gibanja. Kad bismo cijelo Sunce, čiji je period rotacije 25 dana, sabili u kuglu promjera 10 km period rotacije postao bi manji od jedne milisekunde. To znači više od 1000 okretaja u sekundi! Kad centrifugira, perilica rublja napravi oko 1000 okretaja u minuti. Neutronska zvijezda može rotirati i do 100 puta brže.
Nadalje, objekt koji je tako ekstremno gust ne može biti građen od običnih atoma. Atomi su doslovno zdrobljeni na pojedinačne nukleone (neutrone i protone) i elektrone. Protoni s elektronima opet grade neutrone tako da je cijela zvijezda zapravo građena od samih neutrona. Zato ju i nazivamo neutronska zvijezda. Gustoća zvijezde odgovara otprilike gustoći atomske jezgre. Cijela je zvijezda jedna divovska atomska jezgra. Odatle ekstremna gustoća. Jer, atomi su uglavnom prazan prostor. Kad maknemo taj prazan prostor ostaje sva masa u gotovo točkastoj jezgri.
Kao i Zemlja, neutronska zvijezda oko sebe stvara magnetsko polje. No, zbog ekstremnih uvjeta to je magnetsko polje puno jače od Zemljinog. Neke neutronske zvijezde stvaraju toliko jaka magnetska polja da su najjači magneti u svemiru. Takve zvijezde nazivamo magnetari. Magnetsko polje Zemlje na površini Zemlje iznosi desetak mikrotesla, magneti na CERN-u ne dosežu ni 10 tesla, a magnetari imaju magnetska polja od desetak milijuna tesla. I još je jedna stvar slična kao na Zemlji: magnetska os (koja prolazi kroz sjeverni i južni magnetski pol) obično se ne poklapa s rotacijskom osi.
Neutronska zvijezda, taj nepojmljivo gusti objekt koji se luđački brzo okreće, zračenje emitira samo uzduž magnetske osi. Emisija dakle nije izotropna, podjednaka u svim smjerovima kao kod Sunca, nego kolimirana, kao kod svjetionika. Zato, gledano sa Zemlje, snop zračenja s neutronske zvijezde nije kontinuiran nego se periodički ponavlja. Na Zemlji primamo signal samo nakratko, dok smo obasjani, pa neko vrijeme ništa, pa opet nakratko dok snop prelazi preko nas, kao svjetlost svjetionika preko broda. Takvu emisiju nazivamo pulsacija, a objekt koji pulsira je, naravno, pulsar. Period pulsacije proizlazi iz orijentacije osi, s obzirom na Zemlju, i perioda rotacije neutronske zvijezde.
Od nekih 3000 danas poznatih pulsara, oko 10% ih je milisekundnih, s periodom rotacije manjim od milisekunde. Otprilike 15% pulsara su brzi pulsari, s periodom do pola sekunde. Od pola sekunde do dvije sekunde su srednje brzi pulsari, njih ima oko 30%. Pulsare s periodima od dvije do pet sekundi kategoriziramo kao spore, takvih ima oko 25%. Ostaje oko 20% pulsara s periodima većim od pet sekundi. Za njih kažemo da su jako spori.
Objekt ASKAP J183950.5−075635.0
Teleskopom ASKAP (Australian SKA Pathfinder) otkriven je prije gotovo točno godinu dana, 26. siječnja 2024. godine, objekt ASKAP J183950.5−075635.0 (naziv je zapravo nemaštovit, sastoji se od imena teleskopa i nebeskih koordinata). Emitirao je jedan puls i, činilo se, više ništa. Onda se nakon nekoliko sati ponovo oglasio. Bilo je to vrlo neobično pa su ga astronomi odlučili malo dulje držati na oku.
Nakon mnogih mjeseci praćenja te analize prikupljenih podataka, ovih su dana, točnije 15. siječnja 2025. godine, rezultati objavljeni u uglednom časopisu Nature Astronomy. Izmjereni period je nevjerojatnih 6 sati i 27 minuta. Istraživači su oprezni pa u naslov članka ne stavljaju riječ pulsar nego „koherentni radiotranzijent”. To znači radioizvor s periodičnom emisijom, kao pulsar.
E sad, period pulsara se s vremenom polako, jako polako, smanjuje zbog emisije gravitacijskih valova. To je dobro poznata činjenica za koja je donijela već dvije Nobelove nagrade (Hulse i Taylor 1993. te Weiss, Thorne i Barish, 2017.) No, kad dosegne par sekundi, a to su oni pulsari koje kategoriziramo kao jako spori, pulsacija u radiopodručju nestane.
Međutim, ASKAP J183950.5−075635.0 pulsira u radiopodručju, i to ekstremno sporo. Prema dosadašnjem iskustvu istraživača, to uopće nije svojstveno pulsarima. S druge strane, otkriveni objekt ima međupulsnu emisiju. To je toliko važno da je stavljeno u naslov spomenutog članka. Međupuls znači puls, obično slabiji po intenzitetu i drukčiji po obliku, koji je između dva glavna pulsa. On je posljedica nepoklapanja rotacijske i magnetske osi i tipičan je za pulsare. I još je jedno svojstvo nađeno koje je tipično za pulsare: radiovalovi su snažno polarizirani.
S druge strane, poznati su kompaktni kozmički objekti s periodima rotacije od više sati: bijeli patuljci. U bijelog patuljka će se naše Sunce pretvoriti jednoga dana. No, kod bijelih patuljaka dosad nije uočena radioemisija. Zato je zasad najvjerojatnije da se ipak radi o novoj klasi periodičnih radiotranzijenata. Više od toga moći ćemo reći tek kad uhvatimo još koji primjerak nove, egzotične vrste.