lunes, 8 de julio de 2019

binaria pulsar neutrones

In December 2010, a pair of mismatched stars in the southern constellation Crux whisked past each other at a distance closer than Venus orbits the sun. The system possesses a so-far unique blend of a hot and massive star with a compact fast-spinning pulsar. The pair's closest encounters occur every 3.4 years and each is marked by a sharp increase in gamma rays, the most extreme form of light.

En diciembre de 2010, un par de estrellas no coinciden en la constelación austral quid llevaron más allá de nosotros a una distancia más que Venus orbita al sol. El sistema posee una mezcla única hasta ahora de una estrella caliente y masiva, con un compacto de giro rápido púlsar. Más encuentros de la pareja se producen cada 3,4 años y cada uno está marcado por un fuerte aumento de los rayos gamma, la forma más extrema de la luz.

La combinación única de las estrellas, la larga espera entre los enfoques de cerca, y los períodos de intensas emisiones de rayos gamma que este sistema irresistible para los astrofísicos. Ahora, un equipo con Gamma Fermi de la NASA Telescopio Espacial de Rayos para observar el encuentro de 2010 los informes de que el sistema muestra la actividad fascinante y no anticipados.

The unique combination of stars, the long wait between close approaches, and periods of intense gamma-ray emission make this system irresistible to astrophysicists. Now, a team using NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope to observe the 2010 encounter reports that the system displayed fascinating and unanticipated activity.

-------Cada 3,4 años, el pulsar B1259-63 se sumerge en dos ocasiones a través del disco de gas alrededor de la estrella azul masiva que orbita. Con cada paso produce los rayos gamma. Durante el evento más reciente, Fermi de la NASA observó que los brotes de rayos gamma del púlsar eran mucho más intensos la segunda vez que se sumergió en el disco. Los astrónomos aún no saben por qué. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center, Laboratorio de Imagen Conceptual)-----------


Every 3.4 years, pulsar B1259-63 dives twice through the gas disk surrounding the massive blue star it orbits. With each pass, it produces gamma rays. During the most recent event, NASA's Fermi observed that the pulsar's gamma-ray flare was much more intense the second time it plunged through the disk. Astronomers don't yet know why. (Credit: NASA's Goddard Space Flight Center, Conceptual Image Lab)
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"Even though we were waiting for this event, it still surprised us," said Aous Abdo, a Research Assistant Professor at George Mason University in Fairfax, Va., and a leader of the research team.

"A pesar de que estábamos a la espera de este evento, aún nos sorprendió", dijo Aous Abdo, profesora asistente de investigación en la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, y un líder del equipo de investigación.

Pocas parejas de la astronomía son tan peculiares como los binarios de gran masa, en una caliente estrella blanco-azulada muchas veces la masa del Sol y la temperatura es acompañado por un compañero compacto del tamaño de la Tierra - y probablemente mucho más pequeño. Dependiendo del sistema, esta compañía puede ser una estrella quemada se conoce como una enana blanca, un remanente de la ciudad de tamaño llamado estrella de neutrones (también conocido como un pulsar) o, más exótico, un agujero negro.

Few pairings in astronomy are as peculiar as high-mass binaries, where a hot blue-white star many times the sun's mass and temperature is joined by a compact companion no bigger than Earth -- and likely much smaller. Depending on the system, this companion may be a burned-out star known as a white dwarf, a city-sized remnant called a neutron star (also known as a pulsar) or, most exotically, a black hole.

Just four of these "odd couple" binaries were known to produce gamma rays, but in only one of them did astronomers know the nature of the compact object. That binary consists of a pulsar designated PSR B1259-63 and a 10th-magnitude Be-type star known as LS 2883. The pair lies 8,000 light-years away.

Sólo cuatro de estos "extraña pareja" binarios se sabe que producen los rayos gamma, pero sólo en uno de ellos lo hicieron los astrónomos conocen la naturaleza del objeto compacto. Que binario consiste en un púlsar PSR B1259-63 designados y una magnitud de 10 º Be-tipo de estrella conocida como LS 2883. La pareja reside 8.000 años luz de distancia.

El púlsar es una estrella de neutrones de giro rápido con un fuerte campo magnético. Esta combinación de los poderes de un haz de un faro, como el de la energía, que los astrónomos pueden localizar fácilmente si el rayo pasa a barrer hacia la Tierra. El haz de PSR B1259-63 fue descubierto en 1989 por el radiotelescopio Parkes en Australia. La estrella de neutrones es aproximadamente del tamaño de Washington, DC, pesa alrededor de dos veces la masa del Sol, y gira casi 21 veces por segundo.

The pulsar is a fast-spinning neutron star with a strong magnetic field. This combination powers a lighthouse-like beam of energy, which astronomers can easily locate if the beam happens to sweep toward Earth. The beam from PSR B1259-63 was discovered in 1989 by the Parkes radio telescope in Australia. The neutron star is about the size of Washington, D.C., weighs about twice the sun's mass, and spins almost 21 times a second.

The pulsar follows an eccentric and steeply inclined orbit around LS 2883, which weighs roughly 24 solar masses and spans about nine times its size. This hot blue star sits embedded in a disk of gas that flows out from its equatorial region.

El púlsar sigue una órbita excéntrica y muy inclinado alrededor LS 2883, que pesa alrededor de 24 masas solares y se extiende por cerca de nueve veces su tamaño. Esta estrella azul caliente se encuentra incrustado en un disco de gas que fluye fuera de su región ecuatorial.

En su máximo acercamiento, el pulsar pasa menos de 63 millones de kilómetros de su estrella - tan cerca que rodea el disco de gas alrededor de mediados de la estrella. El púlsar golpes a través del disco en el tramo de entrada de su órbita. A continuación, se balancea alrededor de la estrella en la aproximación más cercana y se sumerge a través del disco de nuevo en el camino de salida.

At closest approach, the pulsar passes less than 63 million miles from its star -- so close that it skirts the gas disk around the star's middle. The pulsar punches through the disk on the inbound leg of its orbit. Then it swings around the star at closest approach and plunges through the disk again on the way out.

This diagram, which illustrates the view from Earth, shows the binary's anatomy as well as key events in the pulsar's recent close approach. (Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Francis Reddy)
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Este diagrama, que muestra la vista desde la Tierra, muestra la anatomía de la binaria, así como eventos clave en el reciente acercamiento del púlsar. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center / Francisco Ramos)
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"Durante estos pasajes del disco, las partículas energéticas emitidas por el púlsar puede interactuar con el disco, y esto puede conducir a procesos que aceleran las partículas y producen radiación a diferentes energías", dijo el coautor del estudio, Simon Johnston de la Australia Telescope National Facility en Epping , Nueva Gales del Sur. "Lo más frustrante para los astrónomos es que el púlsar sigue una órbita tan excéntrica que estos hechos sólo suceden cada 3,4 años."

"During these disk passages, energetic particles emitted by the pulsar can interact with the disk, and this can lead to processes that accelerate particles and produce radiation at different energies," said study co-author Simon Johnston of the Australia Telescope National Facility in Epping, New South Wales. "The frustrating thing for astronomers is that the pulsar follows such an eccentric orbit that these events only happen every 3.4 years."

In anticipation of the Dec. 15, 2010, closest approach, astronomers around the world mounted a multiwavelength campaign to observe the system over a broad energy range, from radio wavelengths to the most energetic gamma rays detectable. The observatories included Fermi and NASA's Swift spacecraft; the European space telescopes XMM-Newton and INTEGRAL; the Japan-U.S. Suzaku satellite; the Australia Telescope Compact Array; optical and infrared telescopes in Chile and South Africa; and the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), a ground-based observatory in Namibia that can detect gamma rays with energies of trillions of electron volts, beyond Fermi's range. (For comparison, the energy of visible light is between two and three electron volts.)

A la espera del 15 de diciembre de 2010, su máximo acercamiento, los astrónomos de todo el mundo una campaña múltiples longitudes de onda para observar el sistema en un rango de energía amplio de longitudes de onda de radio a los rayos gamma más energéticos detectados. Los observatorios incluido Fermi y la nave espacial Swift de la NASA, los telescopios espaciales europeos XMM-Newton e Integral del satélite Suzaku Japón y Estados Unidos, el Conjunto de Telescopios Australia compacto, telescopios ópticos e infrarrojos en Chile y Sudáfrica, y el High Energy Stereoscopic System (HESS ), un observatorio terrestre de Namibia que puede detectar rayos gamma con energías de billones de electrón-voltios, más allá del alcance de Fermi. (En comparación, la energía de la luz visible es entre dos y tres electrón-voltios).

"Cuando sabes que tienes la oportunidad de observar este sistema sólo una vez cada pocos años, se intenta organizar la cobertura de todo lo que pueda", dijo Abdo, el investigador principal de la campaña internacional financiado por la NASA. "La comprensión de este sistema, donde sabemos que la naturaleza del objeto compacto, puede ayudarnos a comprender la naturaleza de los objetos compactos en otros sistemas similares."

"When you know you have a chance of observing this system only once every few years, you try to arrange for as much coverage as you can," said Abdo, the principal investigator of the NASA-funded international campaign. "Understanding this system, where we know the nature of the compact object, may help us understand the nature of the compact objects in other, similar systems."

Despite monitoring of the system with the EGRET telescope aboard NASA's Compton Gamma-Ray Observatory in the 1990s, gamma-ray emission in the billion-electron-volt (GeV) energy range had never been seen from the binary.

A pesar de la supervisión del sistema con el telescopio EGRET a bordo del Compton de la NASA Observatorio de Rayos Gamma en la década de 1990, emisión de rayos gamma en los miles de millones de electrón-voltios (GeV) rango de energía nunca se había visto desde el binario.

Finales del año pasado, ya que el púlsar se dirigió a su compañera masiva, el Telescopio de Gran Área (LAT) a bordo de Fermi descubrió débil emisión de rayos gamma.

Late last year, as the pulsar headed toward its massive companion, the Large Area Telescope (LAT) aboard Fermi discovered faint gamma-ray emission.

"During the first disk passage, which lasted from mid-November to mid-December, the LAT recorded faint yet detectable emission from the binary. We assumed that the second passage would be similar, but in mid-January 2011, as the pulsar began its second passage through the disk, we started seeing surprising flares that were many times stronger than those we saw before," Abdo said.

"Durante el trayecto primer disco, que duró desde mediados de noviembre a mediados de diciembre, la LAT registrado emisiones débil pero detectable desde el binario. Asumimos que el segundo paso sería similar, pero a mediados de enero de 2011, que comenzó el púlsar el segundo pasaje a través del disco, empezamos a ver destellos de extrañar que fueron mucho más fuertes que las que vimos antes ", dijo Abdo.

Más extraño aún, la salida del sistema a las energías de radio y de rayos X no mostraron nada inusual que las llamaradas de rayos gamma estragos.

Stranger still, the system's output at radio and X-ray energies showed nothing unusual as the gamma-ray flares raged.

"The most intense days of the flare were Jan. 20 and 21 and Feb. 2, 2011," said Abdo. "What really surprised us is that on any of these days, the source was more than 15 times brighter than it was during the entire month-and-a-half-long first passage."

"El día más intenso de la erupción fueron 20 de enero y 21 y 02 de febrero 2011", dijo Abdo. "Lo que realmente nos sorprendió es que en cualquiera de estos días, la fuente fue más de 15 veces más brillante que fue durante todo el mes y medio de largo primer paso."

El estudio aparecerá en el 20 de julio de The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea.



The study will appear in the July 20 issue of The Astrophysical Journal Letters and is available online.

"One great advantage of the Fermi LAT observations is the continuous monitoring of the source, which gives us the most complete gamma-ray observations of this system," said Julie McEnery, the Fermi project scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.

"Una gran ventaja de las observaciones de Fermi LAT es el monitoreo continuo de la fuente, que nos da el más completo de rayos gamma observaciones de este sistema", dijo Julie McEnery, científico del proyecto Fermi de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Md. .

Los astrónomos siguen analizar su abundancia de datos y trabajando para entender las bengalas sorprendente. Y en mayo de 2014, cuando el pulsar una vez más se acerca a su compañera gigante, van a estar mirando.

Astronomers are continuing to analyze their bounty of data and working to understand the surprising flares. And in May 2014, when the pulsar once again approaches its giant companion, they'll be watching.

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