중성자 별은 알려진 우주에서 가장 매혹적인 천체 중 하나입니다. 쿼크 별을 제외하고 가장 밀도가 높은 별 유형일뿐 아니라 거대한 별과 이진 쌍을 형성하는 것으로도 알려져 있습니다. 현재까지 이러한 시스템은 39 개만 발견되었으며, 대규모 별과 매우 높은 에너지 (VHE) 감마선 중성자별로 구성된 시스템은 더 적습니다.
현재까지이 시스템 중 두 개만 발견되었으며 두 번째 시스템은 불과 몇 년 전 VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) 협업으로 알려진 국제 천문학 자 팀에 의해 발견되었습니다. 희귀 한 발견 일뿐만 아니라이 시스템에서 발생하는 비정상적인 동작이 2067 년까지 다시 발생하지 않기 때문에 발견은 매우 운이 좋았습니다.
간단히 말해서, 중성자 별은 초신성에서 폭발 한 별의 조밀 한 유물로, 빠르게 회전하는 매우 조밀하고 컴팩트 한 물체를 남깁니다. 이로 인해 중성자 별이 방사선을 좁은 빔에 집중시키는 강력한 자기장을 생성하게되는데, 이는 가장자리에서 볼 때 등대처럼 보입니다. 이 빔들이 지구와 교차 할 때 천문학 자들은 라디오와 다른 파장에서이 펄스를 감지 할 수 있습니다.
이진 쌍을 형성하기 위해 거대한 별이 일반적이기 때문에 일부 펄서가 파트너가 초신성을 유지하면서 살아남은 궤도 동반자를 가지고 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이러한 시스템에는 파편 디스크가있는 것이 일반적이며, 이는 빠르게 회전하는 펄서의 영향을받습니다. 방사선은 잔해와 충돌 할 때 거의 빛의 속도로 가속 될 수있는 하전 입자를 만들어 매우 높은 에너지 (VHE) 감마선을 생성합니다.
Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO)가 운영하는 Fred Lawrence Whipple Observatory에서 12m 망원경 4 개를 사용하여 VERITAS의 협력은 2016 년 VHE 감마선 펄서 시스템으로 간주되는 것을 추적하기 시작했습니다. Cygnus 별자리 방향으로 지구에서 약 5000 광년 떨어진 거대한 별 보육원에서.
두 개의 17m MAGIC (대기압 감마 이미징 Cherenkov) 망원경 (카나리아 제도의 El Roque de Los Muchachos Observatory에 위치)을 사용하는 천문학 자 팀의 도움을 받아 펄서에는 엄청난 별의 동반자가 있음을 발견했습니다. 타원 궤도에서 50 년마다 궤도를 돌았습니다. 두 팀은 또한 별이 2017 년 11 월 13 일까지 궤도에서 가장 가까운 지점에 있고 2067 년까지 다시는 없을 것이라고 계산했습니다.
VERITAS의 협력 책임자는 이전에 다른 천문학 자와 함께이 시스템을 가장 근접한 접근 전, 도중 및 후에 모니터하기 위해 참여했습니다. 프레드 로렌스 위플 천문대 (Fred Lawrence Whipple Observatory)의 4 개의 망원경을 사용하여 하늘의 대기에 흡수 될 때 하늘에 나타나는 매우 짧은 체렌 코프 복사에서 감마선을 감지했습니다.
2016 년에 실시 된 초기 관측에 따르면 감마선 방출이 약한 것으로 나타 났는데 이는 이진법 시스템이 별 모양의 보육원에 내장되어 있다는 사실과 일치합니다. 베리타스 캠페인에서 주도적 인 역할을 한 캘리포니아 대학교 로스 앤젤레스 박사후 연구원 인 랄프 버드 (Ralph Bird)는“이러한 저수준의 꾸준한 방출은 펄서에 의해 지속적으로 가동되는 성운에서 비롯된 것 같다”고 말했다.
따라서 과학자들은 별이 궤도에서 가장 가까운 지점에 도달하여 변화가 있는지를 기다렸다. Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)의 MAGIC 연구원 인 Alicia López Oramas와 이에 상응하는 연구 저자 중 한 명에 따르면,“이러한 독특한 시스템은이 접근 방식에서 매우 높은 에너지 감마선을 방출 할 것으로 예상됩니다. 이 기회를 놓칠 수 없었습니다.”
9 월이되면 상황이 크게 바뀌기 시작했습니다. 델라웨어 대학의 물리 및 천문학과 대학원생이자 VERITAS의 또 다른 주요 공헌자 인 타일러 윌리엄슨은 다음과 같이 지적했습니다.
“9 월에 관찰 된 감마선 플럭스는 이전 값의 두 배였습니다. 2017 년 11 월, 스타와 펄서 사이의 가장 가까운 접근 방식에서 단 하루 밤에 플럭스가 10 배 증가했습니다.”
이 동작을 설명하기 위해 팀은 펄서, 잔해 디스크 및 결과로 발생하는 배출물에 대한 최신 이론을 바탕으로 이론적 모델을 일치 시켰습니다. 이것은 실패로 판명되었으며, 두 별 사이의 만남에 대한 더 나은 정보를 포함하여 상당한 수정이 필요하다는 결론을 내 렸습니다.
간단히 말해서, 적절한 모델링을하기 전에이 이진 쌍에 대한 더 많은 관찰이 필요합니다. 이 시스템이 VHE 감마선 방출을 나타내는 이진 펄서 시스템의 두 번째 경우에 불과하기 때문에 이는 놀라운 일이 아니다. 그럼에도 불구하고 VHE 감마선 펄서 바이너리의 동작에 대한 모든 이전의 설명이 추측이라는 점을 감안할 때 두 팀이 수집 한 관찰은 매우 귀중했습니다.
앞으로 몇 년 동안 과학자들은이 극단적 인 유형의 물체에서 나오는 이국적인 행동을 모니터링하기 위해이 펄서와 다른 펄서를 계속 관찰 할 계획입니다. 그리고이 특정 시스템에 적합한 모델을 개발할 수 있다면 과학자들에게는 엄청난 가치가있을 것이며, 펄서부터 이진 블랙홀 시스템에 이르는 소형 물체의 탄생과 진화에 대한 통찰력을 제공 할 것입니다.
CfA의 천체 물리학자인 와이스 탄 벤 보우 (Wystan Benbow)는“VERITAS와 같은 독창적이고 최첨단 시설 운영에 대한 지속적인 투자가 중요하며 혁신 과학을 달성 할 수있는 추가 기회를 보장 할 것입니다.”라고 말했습니다.
VERITAS 협업은 미국, 캐나다, 독일 및 아일랜드에 기반을 둔 20 개 기관의 80 명의 과학자 그룹입니다. 그들의 발견을 설명하는 연구는 최근에 천체 물리학. Fred Lawrence Whipple Observatory는 Smithsonian Astrophysical Observatory 's (SAO)가 운영합니다.
