PSR B1259-63 : 별 주위 원반에 구멍을 뚫은 펄서

X-ray: NASA/CXC/PSU/G.Pavlov et al; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

 

• 짝별계로부터 물질 덩어리가 놀라운 속도로 내던져졌다.
• 찬드라X선망원경의 관측 데이터는 거대질량의 별 주위를 둘러싼 물질 원반을 뚫고 들어간 펄서의 모습을 보여주고 있다.
• 이 세 개의 관측 자료는 2011년 12월부터 2014년 2월에 걸쳐 촬영된 것이다.
• 이 데이터는 펄서의 강력한 폭풍에 가속된 것으로 보이는 물질 덩어리의 존재를 보여주고 있다.

NASA의 찬드라우주망원경이 촬영한 세 장의 사진에는 짝별계에서 놀라운 속도로 떨어져나온 물질덩어리를 보여주고 있다.

 

PSR B1259-63/LS 2883, 또는 간단하게 B1259로 알려져 있는 있는 이 짝별계는 서로에 대해 공전하는 한 쌍의 천체들로 구성되어 있다.

우선 첫 번째 천체는 태양의 30배 질량을 가지고 있는 별로서 이 별은 주위를 휘감고 도는 물질 원반을 거느리고 있다.

나머지 한 천체는 펄서이다. 펄서란 초신성 폭발로 생애를 마친 무거운 별이 남겨놓은 고밀도 중성자 별을 말한다.

 

과학자들은  이 펄서가 41개월 주기의 타원 궤도를 돌고 있는 동안 거대질량의 별 주위를 둘러싸고 있는 물질 원반에 충돌할 때 태양계보다 100배 이상 큰 폭의 물질덩어리를 떼어냈을 것으로 생각하고 있다.

(처음에 보이는 상상화는 펄서가 원반과 막 충돌했을 때의 상황을 묘사하고 있다.)

 

천문학자들은 찬드라우주망원경이 2011년 12월부터 2014년 2월까지 촬영한 3개의 사진을 분석하여 이와 같은 결론을 내렸다.

 

사진 중앙의 밝은 천체가 짝별계이다.
두번째와 세번째 사진에서 중앙 밝은 점의 오른쪽 아래로 보이는 약간 작아 보이는 천체가 바로 짝별계에서 떼어져나온 물질덩어리이다.

찬드라의 관측 결과는 또한 이 물질 덩어리가 단순히 매우 빠르게만 움직이는 것이 아니라 속도가 더 빨라지고 있다는 사실을 보여주고 있다.

이 세 개의 사진에서 보이는 물질 덩어리의 평균 속도는 광속의 7%에 육박하고 있다.
그런데 두 번째와 세 번째 사진에서 그 속도는 광속의 15%까지 가속된 결과를 보여주고 있다.

 

이러한 가속은 대단히 빠른 자전과 강력한 자기장에 의해 펄서의 표면으로부터 빛의 속도에 육박하는 속도로 몰아쳐나온 강력한 별폭풍 때문일 수 있다.

 

찬드라X선망원경에 의해 관측된 X선 복사는 펄서의 폭풍이 물질 덩어리에 쑤셔박혀들어가면서 만들어진 충격파에 의해 생성된 것으로 보인다.

이러한 상호작용속에서 생성된 충차압(ram pressure)은 또한 물질덩어리를 가속하게 할 수도 있다.

 

B1259 및 빠르게 움직이는 물질덩어리에 대한 찬드라X선망원경의 관측 계획은 올해말부터 2016년까지로 계획되어 있다.

 

이번 결과는 2015년 6월 20일 아스트로피지컬 저널에 개재되었으며 온라인판에서도 확인할 수 있다.

이번 논문의 저자는 펜실베니아 주립대학의 조지 파블로프(George Pavlov), 조지 워싱턴 대학의 제레미 헤어(Jeremy Hare), 올레그 카르갈체프(Oleg Kargaltsev),블라고리 랑겔로프(Blagory Rangelov), 그리고 플로리다 대학의 마틴 듀란트(Martin Durant)이다.

 

출처 : NASA CHANDRA X-RAY Observatory Photo Album  2015년 7월 22일자
         http://chandra.harvard.edu/photo/2015/psrb1259/      

 

참고 : PSR B1259-63을 비롯한 각종 펄서에 대한 포스팅은 아래 링크를 통해 조회할 수 있습니다.
          https://big-crunch.tistory.com/12347923

 

원문>

• A clump of material has been jettisoned from a double star system at incredibly high speeds.

 

• X-rays from Chandra reveal that a pulsar in orbit around a massive star punched through a circumstellar disk of material.

 

• Three Chandra observations of the system were taken between December 2011 and February 2014.

 

• The data suggest the clump may even be accelerating due to the pulsar's powerful winds.

This trio of images contains evidence from NASA's Chandra X-ray Observatory that a clump of stellar material has been jettisoned away from a double star system at incredibly high speeds. This system, known as PSR B1259-63/LS 2883 – or B1259 for short – is comprised of two objects in orbit around one another. The first is a star about 30 times as massive as the Sun that has a disk of material swirling around it. The other is a pulsar, an ultra-dense neutron star left behind when an even more massive star underwent a supernova explosion.

Researchers think that the pulsar knocked out the chunk of debris, which spans over a hundred times the size of the Solar System, when it collided with the disk around the massive star while traveling in its elliptical orbit lasting 41 months. (An artist's illustration shows the pulsar just after having collided with the disk.) Astronomers came to this conclusion after analyzing three separate Chandra observations taken between December 2011 and February 2014, as labeled in the three images. The bright source in the center of these images is the binary system, while the smaller point-like source to the lower right seen in the second two observations is the clump that has been dislodged.

The Chandra observations also suggest that the clump is not only moving quickly but may, in fact, be picking up speed. The average of the three observations shows the clump is moving about 7% the speed of light, but the data suggest it may have accelerated to 15% the speed of light between the second and third observations. This acceleration could be due to intense winds flowing off of the pulsar's surface at nearly the speed of light, which are caused by its rapid rotation and strong magnetic fields.

The X-ray emission observed by Chandra is likely produced by a shock wave created as the pulsar's wind rams into the clump of material. The ram pressure generated by this interaction could also accelerate the clump. Chandra will continue monitoring B1259 and its moving clump with observations scheduled for later this year and in 2016.

These results appeared in the June 20, 2015 issue of The Astrophysical Journal and are available online. The authors of this paper are George Pavlov (Penn State University), Jeremy Hare (George Washington University), Oleg Kargaltsev (George Washington University), Blagory Rangelov (George Washington University), and Martin Durant (University of Florida).

NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, manages the Chandra program for NASA's Science Mission Directorate in Washington. The Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, controls Chandra's science and flight operations.

Fast Facts for PSR B1259-63:
Credit	X-ray: NASA/CXC/PSU/G.Pavlov et al; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss
Release Date	July 22, 2015
Scale	Image is about 40 arcsec across (1.3 light years)
Category	Neutron Stars/X-ray Binaries
Coordinates (J2000)	RA 13 02 47.60 | Dec -63 50 08.70
Constellation	Centaurus
Observation Date	4 pointings: 12/17/2011, 05/19/2013, 02/08 and 02/09/2014
Observation Time	1 day 46 min (42 hours 46 min)
Obs. ID	14205, 14206, 16563, 16583
Instrument	ACIS
References	Pavlov, G et al, 2015, ApJ, 806, 192; arXiv:1505.07155
Color Code	X-ray: Blue

Distance Estimate

About 7,500 light years