De kallas universums kosmiska fyrar, de snabbt roterande neutronstjärnorna som sänder ut pulser av elektromagnetisk strålning genom polerna. Det vetenskapliga namnet är pulsarer – astronomiska objekt som bildas när tunga stjärnor exploderar som supernovor. I resterna av supernovorna finns kompakta, roterande neutronstjärnor kvar. De är bara ett par tiotal kilometer i diameter, har en densitet på en miljard ton per kubikcentimeter och roterar oerhört snabbt. Den elektromagnetiska strålning som genereras genom de magnetiska polerna sveper över himlen i pulser med en frekvens motsvarande stjärnans rotationsperiod.
Vanligt är att pulserna har en period på 0,5-1 sekund, men de roterar ofta betydligt snabbare än så. Nu har den i särklass långsammaste pulsaren hittills upptäckts av en doktorand på University of Manchester i Storbritannien. Pulsaren var till och med tillräckligt ljus och tillräckligt långsam för att forskarna skulle kunna se den blinka på bilderna – vanligtvis roterar de för snabbt för att det ska gå att urskilja fyrens pulserande ljus på det sättet.
Den nyupptäckta pulsaren har en period på hela 23,5 sekunder och roterar alltså drygt 2,5 varv per minut. Detta kan jämföras med den idag snabbast roterande kända pulsaren, som har en period på 1,4 millisekunder och alltså roterar nära 43 000 gånger på en minut! Den näst långsammast roterande pulsaren som upptäckts har en period på 8,5 sekunder och roterar ungefär 7 varv per minut. Den nyupptäckta pulsaren roterar alltså mindre än häften så fort. Den är 14 miljoner år gammal och befinner sig 5 200 ljusår från jorden, i stjärnbilden Cassiopeja.
Upptäckten av en så långsamt roterande pulsar är överraskande på flera sätt, menar forskarna bakom upptäckten:
– Vi kan bara se radiopulser från pulsarer om strålningsknippet är riktat mot jorden. I det här fallet är pulsen så smal att den lätt hade kunnat missa jorden. Pulsarer som roterar långsamt är dessutom ännu svårare att upptäcka. Det är fascinerande att den här pulsaren roterar mer än 15 000 gånger långsammare än den snabbast roterande pulsaren vi känner till. Vi hoppas kunna hitta ännu fler med LOFAR, säger doktoranden som stod för upptäckten, Chia Min Tan, i pressmeddelandet.
Chia Min Tan är en del av ett internationellt forskarlag med astronomer från bland annat University of Manchester, ASTRON (nederländska institutet för radioastronomi) och Amsterdams universitet. Observationerna genomfördes med radioteleskopet LOFAR (LOw Frequency ARray), ett europeiskt projekt med tusentals antenner utspridda över Europa. Den svenska stationen finns sedan 2011 vid Onsala rymdobservatorium utanför Göteborg. Den långsamma pulsaren upptäcktes i projektet LOFAR Tied-Array All-Sky Survey, en kartläggning av pulsarer på norra hemisfären.
Astronomen Jason Hessels från ASTRON och Amsterdams universitet menar att upptäckten var oväntad och att så långsamt roterande pulsarer är svåra att förklara med dagens teorier:
– Vi är fortfarande lite chockade över att pulsarer kan rotera så långsamt och ändå generera radiopulser. Uppenbarligen kan radiopulsarer vara långsammare än väntat. Detta utmanar och utvidgar våra teorier om hur pulsarer fungerar, säger han i pressmeddelandet.
Genom att studera pulsarer kan vi lära oss mer om bland annat supernovor, radioblixtar och gravitationsteorin:
För Populär Astronomi förklarar Jason Hessels varför det är viktigt att studera pulsarer. En drivkraft är helt enkelt att förstå några av de mest extrema objekt som finns i universum, objekt som dessutom relaterar till slutskedet i tunga stjärnors utveckling:
– Vår upptäckt av den superlångsamma pulsaren innebär att det kan finnas ännu fler sådana långsamma och svårupptäckta pulsarer i Vintergatan, och det kan hjälpa oss att förstå hur ofta supernovor inträffar i vår galax, säger han.
Dessutom, menar Hessels, är pulsarer bra verktyg för att studera fundamental fysik. Exempelvis använde de nyligen en pulsar i ett trippelstjärnsystem för att testa en fundamental aspekt av gravitationsteorier – det faktum att alla objekt accelereras på samma sätt när de faller fritt i ett yttre gravitationsfält. Han tror även att pulsarer kan ge en inblick i andra astronomiska fenomen, såsom de mystiska radioblixtarna som Franz Kirsten bland annat rapporterade om i sommarens nummer av Populär Astronomi:
– Det är troligt att radioblixtar på något sätt är relaterade till pulsarer och neutronstjärnor. Jag tror att källan till en återkommande radioblixt vi nyligen studerat skulle kunna vara en väldigt ung (bara tiotals år gammal), supermagnetiserad och snabbt roterande neutronstjärna, säger Hessels.
Chia Min Tan och forskargruppen kommer att fortsätta observera den långsamma pulsaren med rymdteleskopet XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission), som kan detektera röntgenstrålning. Om det visar sig att denna superlångsamma pulsar är en källa till röntgenstrålning skulle det ge viktig kunskap om dess historia och ursprung.
Astronomen som upptäckte den allra första pulsaren får Breakthrough Prize in Fundamental Physics 2018:
Pulsarområdet har den senaste tiden fått uppmärksamhet från flera håll. Den allra första pulsaren upptäcktes år 1967 av astronomen Jocelyn Bell Burnell, som precis som Chia Min Tan var doktorand vid tiden för sin upptäckt. För detta tilldelades hennes manliga kollegor Anthony Hewish och Martin Ryle Nobelpriset i fysik år 1974, och många menar att Jocelyn Bell därmed snuvades på priset. I år uppmärksammades Jocelyn Bell retroaktivt för upptäckten av den första pulsaren genom att tilldelas Breakthrough Prize in Fundamental Physics. Hon mottog priset för sitt avgörande bidrag till upptäckten av pulsarer, och för en livstid av inspirerande ledarskap i det naturvetenskapliga samfundet. Prissumman kommer hon att donera för att stödja underrepresenterade grupper att studera och göra karriär inom fysik.
Läs mer om upptäckten:
Här, här och här kan du läsa mer om upptäckten av den långsamt roterande pulsaren och här hittar du artikeln som publicerades på arXiv.org den 4:e september.
