Le reste de supernova G292.0+1.8 contient un pulsar se déplaçant à plus d’un million de miles par heure, comme on peut le voir sur l’image Chandra ainsi que sur une image optique provenant du Digitized Sky Survey. Les pulsars sont des étoiles à neutrons tournant rapidement qui peuvent se former lorsque des étoiles massives manquent de carburant, s’effondrent et explosent. Parfois, ces explosions produisent un “coup de fouet”, qui a envoyé ce pulsar à travers les restes de l’explosion de la supernova. Les images supplémentaires montrent un gros plan de ce pulsar dans les rayons X de Chandra, qui l’a observé à la fois en 2006 et en 2016 pour mesurer cette vitesse remarquable. Les croix rouges dans chaque panneau montrent la position du pulsar en 2006. Crédit : X-ray : NASA/CXC/SAO/L. Xi et al. ; Optique : Palomar DSS2
Un jeune pulsar has been discovered blazing through the Milky Way at a speed of over a million miles per hour. This stellar speedster, witnessed by NASA’s Chandra X-ray Observatory, is one of the fastest objects of its kind ever observed. This incredible result teaches astronomers more about how some of the bigger stars end their lives.
Pulsars are rapidly spinning neutron stars that are formed when some massive stars run out of fuel, collapse, and explode. This pulsar is racing through the remains of the supernova explosion that created it, called G292.0+1.8, located about 20,000 light-years from Earth.
“We directly saw motion of the pulsar in X-rays, something we could only do with Chandra’s very sharp vision,” said Xi Long of the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), who led the study. “Because it is so distant, we had to measure the equivalent of the width of a quarter about 15 miles away to see this motion.”
Pulsar Positions, 2006 & 2016. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.
To make this discovery, the researchers compared Chandra images of G292.0+1.8 taken in 2006 and 2016. From the change in position of the pulsar over the 10-year span, they calculated it is moving at least 1.4 million miles per hour from the center of the supernova remnant to the lower left. This speed is about 30% higher than a previous estimate of the pulsar’s speed that was based on an indirect method, by measuring how far the pulsar is from the center of the explosion.
The newly determined speed of the pulsar indicates that G292.0+1.8 and its pulsar may be significantly younger than astronomers previously thought. Xi and his team estimate that G292.0+1.8 would have exploded about 2,000 years ago as seen from Earth, rather than 3,000 years ago as previously calculated. Several civilizations around the globe were recording supernova explosions at that time, opening up the possibility that G292.0+1.8 was directly observed.
“Nous n’avons qu’une poignée d’explosions de supernova auxquelles est également lié un dossier historique fiable”, a déclaré le co-auteur Daniel Patnaude, également du CfA, “nous avons donc voulu vérifier si G292.0+1.8 pouvait être ajouté à ce groupe.”
Cependant, G292.0+1.8 est en dessous de l’horizon pour la plupart des civilisations de l’hémisphère nord qui auraient pu l’observer, et il n’y a aucun exemple enregistré d’une supernova observée dans l’hémisphère sud dans la direction de G292.0+1.8.
En plus d’en apprendre davantage sur l’âge de G292.0+1.8, l’équipe de recherche a également examiné comment la supernova a donné au pulsar sa puissante impulsion. Il existe deux possibilités principales, toutes deux impliquant des matériaux qui n’ont pas été éjectés par la supernova de manière uniforme dans toutes les directions. L’une des possibilités est que les neutrinos produits dans l’explosion soient éjectés de manière asymétrique, et l’autre est que les débris de l’explosion soient éjectés de manière asymétrique. Si la matière a une direction préférée, le pulsar sera projeté dans la direction opposée en raison du principe de physique appelé conservation de la quantité de mouvement.
La quantité d’asymétrie des neutrinos nécessaire pour expliquer la vitesse élevée de ce dernier résultat serait extrême, ce qui confirme l’explication selon laquelle l’asymétrie des débris de l’explosion a donné au pulsar son impulsion. Cela concorde avec une observation précédente selon laquelle le pulsar se déplace dans la direction opposée à celle de la majeure partie du gaz émetteur de rayons X
L’énergie transmise au pulsar par cette explosion était gigantesque. Bien qu’il ne fasse que 15 km de diamètre, la masse du pulsar est 500 000 fois supérieure à celle de la Terre, et il se déplace 20 fois plus vite que la vitesse de la Terre en orbite autour du Soleil.
“Ce pulsar est environ 200 millions de fois plus énergique que le mouvement de la Terre autour du Soleil”, a déclaré le co-auteur Paul Plucinsky, également du CfA. “Il semble avoir reçu son puissant coup de pied simplement parce que l’explosion de la supernova était asymétrique”.
La vitesse réelle dans l’espace est probablement supérieure à 1,4 million de miles par heure car la technique d’imagerie ne mesure que le mouvement d’un côté à l’autre, plutôt que le long de notre ligne de vue vers le pulsar. Une étude Chandra indépendante de G292.0+1. 8 dirigée par Tea Temim de Princeton University suggests that the speed along the line of sight is about 800,000 miles per hour (1,200,000 km per hour), giving a total speed of 1.6 million miles per hour (2,500,000 km per hour). A paper describing this work was recently accepted for publication in The Astrophysical Journal.
The researchers were able to measure such a small shift because they combined Chandra’s high-resolution images with a careful technique of checking the coordinates of the pulsar and other X-ray sources by using precise positions from the European Space Agency’s Gaia satellite.
For more on this discovery, see NASA’s Chandra Catches Pulsar in X-Ray Speed Trap.
The latest work by Xi and team on G292.0+1.8 was presented at the 240th meeting of the American Astronomical Society meeting in Pasadena, California. The results are also discussed in a paper that has been accepted into The Astrophysical Journal.
Reference: “The Proper Motion of the Pulsar J1124-5916 in the Galactic Supernova Remnant G292.0+1.8” by Xi Long, Daniel J. Patnaude, Paul P. Plucinsky and Terrance J. Gaetz, Accepted, The Astrophysical Journal.
arXiv:2205.07951
NASA’s Marshall Space Flight Center manages the Chandra program. The Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray Center controls science operations from Cambridge, Massachusetts, and flight operations from Burlington, Massachusetts.
