NASA의 Fermi는 '거미'별 시스템에서 첫 번째 감마선 일식을 감지합니다.
과학자들은 NASA의 Fermi 감마선 우주 망원경의 데이터를 사용하여 특별한 유형의 쌍성 시스템에서 최초의 감마선 일식을 발견했습니다. 이 소위 거미 시스템에는 각각 초신성에서 폭발한 초고밀도의 빠르게 회전하는 별의 잔해인 펄서가 포함되어 있으며, 이는 동반자를 천천히 침식합니다.
국제 과학자 팀은 10년 동안 페르미 관측을 통해 7마리의 거미가 이 일식을 겪는 것을 발견했습니다. 이 일식은 우리의 관점에서 낮은 질량의 동반자 별이 펄서 앞을 지나갈 때 발생합니다. 데이터를 통해 그들은 시스템이 우리의 시선 및 기타 정보와 관련하여 어떻게 기울어지는지를 계산할 수 있었습니다.
“거미 연구의 가장 중요한 목표 중 하나는 펄서의 질량을 측정하는 것입니다. “펄서는 기본적으로 우리가 측정할 수 있는 가장 밀도가 높은 물질의 공입니다. 펄서가 도달할 수 있는 최대 질량은 지구에서 복제할 수 없는 이러한 극한 환경에서 물리학을 제약합니다.”
이 연구에 대한 논문은 1월 26일에 출판되었습니다. 자연 천문학.
스파이더 시스템은 바이너리의 한 별이 파트너보다 더 빠르게 진화하기 때문에 개발됩니다. 더 무거운 별이 초신성이 되면 펄서를 남깁니다. 이 별의 잔해는 감마선을 포함한 다파장 광선을 방출하는데, 이 광선은 우리 시야 안팎을 쓸어내리며 규칙적인 펄스를 생성하여 원자 시계의 정확도에 필적합니다.
초기에 거미 펄서는 가스 흐름을 빨아들임으로써 동반자를 “먹이”로 삼습니다. 시스템이 발전함에 따라 펄서가 더 빠르게 회전하기 시작하면서 공급이 중단되어 입자 유출과 동반자의 마주보는 면을 과열시키고 침식시키는 복사를 생성합니다.
과학자들은 거미 체계를 암컷이 때때로 작은 짝을 잡아먹는 거미 종의 이름을 딴 두 가지 유형으로 나눕니다. 검은 과부는 태양 질량의 5% 미만인 동료를 포함합니다. Redback 시스템은 크기와 질량 모두 태양의 10%에서 50% 사이의 더 큰 동반자를 호스팅합니다.
“페르미 이전에 우리는 감마선을 방출하는 소수의 펄서만 알고 있었습니다.”라고 메릴랜드주 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 페르미 프로젝트 과학자인 엘리자베스 헤이스(Elizabeth Hays)는 말했습니다. “10년 이상의 관찰 끝에 임무는 300개 이상을 식별하고 커뮤니티가 선구적인 과학을 수행할 수 있도록 거의 중단되지 않은 긴 데이터 세트를 수집했습니다.”
연구원은 궤도 운동을 측정하여 거미 시스템의 질량을 계산할 수 있습니다. 가시광선 관측으로 동반자가 얼마나 빨리 이동하는지 측정할 수 있으며 무선 측정으로 펄서의 속도를 알 수 있습니다. 그러나 이것들은 우리를 향하거나 멀어지는 움직임에 의존합니다. 거의 대면 시스템의 경우 이러한 변경 사항은 미미하고 혼란스러울 수 있습니다. 측면에서 볼 수 있는 더 작고 느린 궤도 시스템에서도 동일한 신호를 생성할 수 있습니다. 시선에 대한 시스템의 기울기를 아는 것은 질량을 측정하는 데 매우 중요합니다.
기울기 각도는 일반적으로 가시광선을 사용하여 측정되지만 이러한 측정에는 몇 가지 잠재적인 문제가 있습니다. 동반자가 펄서 궤도를 돌 때 과열된 측면이 시야에 들어오고 보이지 않아 기울기에 따라 가시광선이 변동합니다. 그러나 천문학자들은 여전히 과열 과정에 대해 배우고 있으며 가열 패턴이 다른 모델은 때때로 다른 펄서 질량을 예측합니다.
그러나 감마선은 펄서에 의해서만 생성되며 너무 많은 에너지를 가지고 있어 동료에 의해 차단되지 않는 한 잔해의 영향을 받지 않고 직선으로 이동합니다. 거미 시스템의 데이터 세트에서 감마선이 사라지면 과학자들은 동반자가 펄서를 가리고 있다고 추론할 수 있습니다. 거기에서 그들은 우리 시선, 별의 속도 및 펄서의 질량에 대한 시스템의 기울기를 계산할 수 있습니다.
PSR B1957+20 또는 줄여서 B1957은 1988년에 발견된 최초의 블랙 위도우였습니다. 가시광선 관측을 통해 구축된 이 시스템의 초기 모델은 그것이 우리의 시선과 펄서의 방향으로 약 65도 기울어져 있다고 결정했습니다. 질량은 태양의 2.4배였다. 그렇게 되면 B1957은 펄서와 블랙홀 사이의 이론적인 질량 한계에 걸쳐 있는 가장 무거운 펄서가 될 것입니다.
Fermi 데이터를 살펴봄으로써 Clark과 그의 팀은 15개의 누락된 감마선 광자를 발견했습니다. 이러한 물체에서 나오는 감마선 펄스의 타이밍은 매우 신뢰할 수 있어서 10년 동안 15개의 누락된 광자는 팀이 시스템이 일식되고 있음을 결정할 수 있을 만큼 충분히 중요합니다. 그런 다음 그들은 쌍성이 84도 기울어져 있고 펄서의 무게가 태양의 1.8배에 불과하다는 것을 계산했습니다.
새 논문의 공동저자이자 워싱턴에 있는 미국 해군 연구소의 연구 물리학자인 매튜 커(Matthew Kerr)는 “거대한 펄서를 찾기 위한 탐구가 있으며, 이 거미 시스템은 그들을 찾는 가장 좋은 방법 중 하나로 생각된다”고 말했다. . “그들은 동반성에서 펄서로의 매우 극단적인 대량 이동 과정을 거쳤습니다. 이 모델을 실제로 미세 조정하면 이 거미 시스템이 나머지 펄서 인구보다 더 큰지 확실히 알게 될 것입니다. .”
페르미 감마선 우주 망원경은 Goddard가 관리하는 천체 물리학 및 입자 물리학 파트너십입니다. Fermi는 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본, 스웨덴 및 미국의 학술 기관 및 파트너의 중요한 기여와 함께 미국 에너지부와 협력하여 개발되었습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/230126124406.htm
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