스파이더 펄서의 잃어버린 고리 발견

작성자: 중국과학원 2023년 8월 29일

M71E(그림 오른쪽의 펄서 쌍성), FAST(그림 하단), 구상성단 M71(배경)의 사진. 크레딧: ScienceApe/CAS/NAOC

Scientists from the Chinese Academy of Sciences’ National Astronomical Observatories (NAOC), along with their international partners, used the Five-hundred-meter Spherical radio Telescope (FAST) to identify a binary pulsarFirst observed at radio frequencies, a pulsar is a rotating neutron star that emits regular pulses of radiation. Astronomers developed three categories for pulsars: accretion-powered pulsars, rotation-powered pulsars, and nuclear-powered pulsars; and have since observed them at X-ray, optical, and gamma-ray energies." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> 53분의 궤도 주기를 갖는 펄서 시스템. PSR J1953+1844 또는 M71E로 알려진 이 새로 발견된 시스템은 스파이더 펄서 시스템의 진화 단계에 대한 기존 이해의 격차를 해소합니다.

이번 연구 결과는 최근 네이처 저널에 게재됐다.

최초의 펄서는 1967년에 발견되었습니다. 현재까지 하늘의 팽이처럼 규칙적이고 빠르게 회전하는 이 매혹적인 물체가 약 3,000개 발견되었습니다.

일부 펄서는 짝별과 함께 궤도를 도는 쌍성계에 위치합니다. 두 별이 서로 가까이 있으면 펄서는 동반별의 물질을 삼켜 계속 회전합니다. 처음에는 동반성이 무겁습니다. 그러나 펄서가 동반성을 "먹음"에 따라 두 별은 서로 가까워지고 속도가 빨라지면서 서로 궤도를 돌게 됩니다. 대조적으로, 별의 질량이 감소하고 가벼워짐에 따라 펄서는 계속해서 약탈할 수 없으므로 동반성을 밀어냅니다. 결과적으로 펄서의 궤도 속도가 느려집니다.

암컷 거미가 수컷 거미를 먹는 것을 연상시키는 이 행동은 천문학자들에게 영감을 주어 이 두 단계의 물체에 각각 붉은등거미와 검은과부거미의 이름을 붙였습니다. 그들은 총칭하여 스파이더 펄서로 알려져 있습니다.

레드백에서 블랙 위도우로의 진화에는 최대 수억년에 달하는 오랜 시간이 걸립니다. 이전에는 레드백 및 블랙 위도우 상태의 바이너리 펄서 시스템만 감지되었으며 중간 상태는 아직 발견되지 않았습니다. 그 이유는 이 이론에 의해 예측된 중간 펄서의 궤도 주기가 매우 짧고 두 별 사이의 거리가 매우 가까워 관측에 어려움이 있기 때문입니다. 이러한 이유로 거미 펄서 시스템이 레드백에서 블랙 위도우로 진화했다는 이론은 완전히 입증되지 않았습니다.

그러나 이제 이러한 진화 경로의 가능성이 세계에서 가장 크고 가장 민감한 전파 망원경인 FAST에 의해 확인되었습니다. 연구팀은 FAST의 장기 관측을 통해 궤도 지속 시간이 53분으로 지금까지 발견된 것 중 가장 짧은 거미 펄서 시스템을 탐지했습니다. 관찰 중 다양한 징후를 바탕으로 연구자들은 시스템이 레드백에서 블랙 위도우로의 진화 경로에서 중간 상태에 있다고 판단하여 거미 펄서 진화 이론의 누락된 연결고리를 채웠습니다.

“쌍성의 궤도는 거의 정면을 향하고 있습니다. 그러한 시스템은 극히 드뭅니다. FAST는 극도로 높은 탐지 능력을 이용해 광대한 별의 바다에서 그것을 찾아냈습니다. 이는 스파이더 펄서 시스템 진화의 공백을 메웠고 [FAST]의 전례 없는 민감도를 반영합니다.”라고 이번 연구의 공동 교신저자인 NAOC의 JIANG Peng이 말했습니다.

자연 평론가들은 그 결과를 “매우 흥미로운 펄서 쌍성계”라고 묘사했습니다. 이번 발견은 펄서 쌍성계의 최단 궤도 주기에 대한 기록을 약 30% 단축시켰으며, 이는 거미 펄서의 진화에서 새롭고 알려지지 않은 과정을 나타냅니다."

참조: Z. Pan, JG Lu, P. Jiang, JL Han, H.-L의 "53분 궤도의 쌍성 펄서" Chen, ZW Han, K. Liu, L. Qian, RX Xu, B. Zhang, JT Luo, Z. Yan, ZL Yang, DJ Zhou, PF Wang, C. Wang, MH Li 및 M. Zhu, 2023년 6월 20일 , Nature.DOI: 10.1038/s41586-023-06308-w