우주 이야기 694 - 분당 42,000회 회전하는 펄서

(The Low-Frequency Array (LOFAR), a network of thousands of linked radio antennas, primarily located in the Netherlands, has discovered two new millisecond pulsars by investigating previously unknown gamma-ray sources uncovered by NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope. Pulsar J0952-0607, highlighted near center right, rotates 707 times a second and now ranks as second-fastest pulsar known. The location of LOFAR's first millisecond pulsar discovery, J1552+5437, which spins 412 times a second, is shown at upper left. Radio emission from both pulsars dims quickly at higher radio frequencies, making them ideally suited for LOFAR. The top of this composite image shows a portion of the gamma-ray sky as seen by Fermi. At the bottom is the LOFAR "superterp" near Exloo, the Netherlands, which houses the facility's core antenna stations. Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration and ASTRON)

 펄서는 매우 빠른 속도로 회전하면서 주기적으로 에너지를 방출하는 중성자별입니다. 이 가운데서 자전 주기가 1초보다 낮은 것을 밀리세컨드 펄서라고 합니다. 정상적인 천체라면 이 정도 속도로 회전할 경우 원심력에 의해 산산조각이 날테지만, 중성자별의 강력한 표면 중력과 단단함 덕분에 (별 자체가 하나의 원자핵과 다를 바 없음) 조각나지 않고 안정적으로 자전이 가능합니다.

 최근 국제 천문학자팀이 나사의 페르미 감마선 우주 망원경 (Fermi Gamma-ray Space Telescope)과 네덜란드에 위치한 Netherlands-based Low Frequency Array (LOFAR)를 이용해서 이제까지 발견된 펄서 가운데 두 번째로 회전 속도가 빠른 펄서를 발견했습니다.

 PSR J0952-0607는 지구에서 대략 3200 - 5700광년 떨어진 지점에 위차한 밀리세컨드 펄서로 질량은 중성자별의 하한선인 태양 질량의 1.4배 정도입니다. 이 중성자별은 동반성을 거느리고 있으며 매 6.4시간 주기로 공전합니다. 자전 속도는 초당 707회 혹은 분당 4.2만 회 정도로 과거 최고 기록 보유자인 PSR J1748-2446ad의 4.3만회 보다 약간 느린 정도입니다. 천문학자들은 펄서의 최대 자전속도가 72,000회/분 이라고 생각하고 있는데, 이들은 이론적 한계의 60%정도의 속도를 지닌 셈입니다.

(This animation shows a black widow pulsar like J0952 together with its small stellar companion, as seen from within their orbital plane. Powerful radiation and the pulsar's "wind" -- an outflow of high-energy particles -- strongly heat the facing side of the companion, evaporating it over time. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Cruz deWilde)

 한 가지 더 특이한 점은 매우 빠른 속도로 저전하는 펄서가 동반성 주변으로 강력한 에너지를 내뿜으면서 동반성의 물질을 깍아내고 있다는 점입니다. 지금까지 적어도 목성 질량의 20배 정도의 물질이 사라진 것으로 생각됩니다.

 로파는 이런 독특한 펄서를 찾아낼 수 있는 국제 전파 망원경 어레이입니다. 10 ~ 250 MHz 사이 파장을 관측하는 전파 망원경으로 네덜란드, 독일, 스웨덴, 영국, 폴란드, 아일랜드, 폴란드 등 유럽 국가 전파 망원경이 협력해서 우주를 관측하고 있으며 네덜란드 왕립 천문대 Netherlands Institute for Radio Astronomy (ASTRON)가 이를 이끌고 있습니다. 앞으로도 그 활약이 기대됩니다.

 참고

More information: C. G. Bassa et al. LOFAR Discovery of the Fastest-spinning Millisecond Pulsar in the Galactic Field, The Astrophysical Journal (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa8400

 https://phys.org/news/2017-09-extreme-telescopes-second-fastest-spinning-pulsar.html#jCp