Nuori heliumvalkoinen kääpiö tarjoaa harvinaisen näkymän pulsarin kehitykseen

NGC 362D eli PSR J0103−7050D on pallomaisessa tähtijoukossa NGC 362 sijaitseva millisekuntipulsari. Sen kumppani on poikkeuksellisen nuori, hyvin pienimassainen heliumvalkoinen kääpiö: sen massaksi arvioidaan noin 0,18 Auringon massaa. Kehitysmallien mukaan tähtien välinen aineensiirto päättyi noin 600 miljoonaa vuotta sitten. 268

Radiohavainnot ja Hubble-kuvat täydensivät toisiaan

MeerKAT-radiohavainnoilla löydettiin pulsari, ja sen noin 0,17 vuorokauden eli 4,1 tunnin kiertorata osoittaa, että kyseessä on tiivis kaksoisjärjestelmä. Tutkijat yhdistivät pulsarin sijainnin Hubble-avaruusteleskoopin syvissä, eri suodattimilla ja eri ajankohtina otetuissa kuvissa näkyvään kohteeseen. Kohteen valon analyysi paljasti hyvin pienimassaisen heliumvalkoisen kääpiön, joka on vielä jäähtymistä edeltävässä kehitysvaiheessa. 268

Havainnot kertovat järjestelmästä eri tavoin: radiomittaukset auttavat luonnehtimaan pulsaria ja sen rataa, kun taas Hubble-kuvat tuovat esiin himmeän tähtikumppanin ja auttavat selvittämään, millainen kohde se on. 26

Mistä kumppanin nuoruus päätellään?

Arvio massansiirron päättymisestä perustuu valkoisen kääpiön havaittujen ominaisuuksien vertailuun päivitettyihin kaksoistähtien kehitysmalleihin. Vertailun perusteella aineensiirto päättyi noin 0,6 miljardia vuotta sitten. Kyse on mallien antamasta arviosta, ei suoraan havaitusta ajankohdasta. 2

NGC 362D tarjoaa siis harvinaisen näkymän vaiheeseen, joka alkoi verrattain hiljattain sen jälkeen, kun kumppanitähti oli luovuttanut ainetta neutronitähdelle. Tulkinnan kannalta keskeisiä ovat valkoisen kääpiön pieni arvioitu massa ja sen kehitysvaihe ennen jäähtymistä. 2

Onko valkoisen kääpiön ympärillä yhä ainetta?

Tutkijat ovat esittäneet mahdollisuuden, että massansiirron loppuvaiheessa ulos sinkoutunutta ainetta olisi yhä valkoisen kääpiön ympärillä. Tutkimusta käsittelevässä uutisessa mainitaan mahdolliseen tähteä ympäröivään aineeseen viittaavaa näyttöä, mutta saatavilla olevat tiedot eivät vahvista sen koostumusta eivätkä sitä, että havainto olisi varmistunut. 67

Erottelu on tärkeä: joidenkin pulsareiden radiopulssit voivat vaimentua tai peittyä kumppanin ympärillä olevan aineen vuoksi. Tämä yleinen ilmiö ei kuitenkaan osoita, että niin tapahtuisi NGC 362D:ssä. 3

Harvinainen ikkuna pulsarin kierrätykseen

Pulsarin niin sanotussa kierrätyksessä neutronitähti saa kumppaniltaan ainetta ja pyörimisnopeutensa kasvaa. Aineensiirron päätyttyä entinen kumppani voi jäädä jäljelle valkoisena kääpiönä. NGC 362D:n millisekuntipulsarin ja heliumvalkoisen kääpiön yhdistelmä antaa tutkijoille tilaisuuden tarkastella tätä kehityskulkua suhteellisen pian aineensiirron päättymisen jälkeen. 26

Millisekuntipulsareita käytetään myös erittäin tarkkoina kosmisina kelloina. Nuoren jäännöskumppanin sisältävä järjestelmä auttaa tutkimaan, mitä aineensiirron jälkeen tapahtuu – ja voiko ympärille jäänyt aine vaikuttaa radiopulssien mittaamiseen. NGC 362D:n kohdalla tämä on toistaiseksi avoin kysymys, ei osoitettu ongelma. 36