Группа исследователей из Китайской академии наук, применяя радиотелескоп FAST, обнаружила «линзирование плазмы» — гравитационное линзирование, создаваемое ионизированным газом. Открытие сделано в системе с черной вдовой — звездой-пульсаром, которая поглощает своего меньшего двойного компаньона.
Небо украшено не только яркими звездами, но и небесными монстрами, которые пожирают звездных компаньонов. Подобно пауку, от которого получил название этот тип нейтронных звезд движется очень быстро, совершая полный оборот за миллисекунду и захватывая вещество от меньшей звезды. Эти объекты настолько же увлекательны, насколько сложны для обнаружения и изучения.
Исследование под руководством доктора Ван Шуанцяна из Синьцзянской астрономической обсерватории (XAO) Китайской академии наук показало, что черная вдова PSR J1720-0533 входит в звездную систему, обнаруженную в рамках проекта Commensal Radio Astronomy Fast Survey (Crafts). Наблюдения с помощью FAST, крупнейшего в мире однодискового радиотелескопа, во время затмений относительно ее бинарного компаньона, позволили ученым обнаружить феномен линзирования плазмы. Эффект подобен гравитационному линзированию и вызван присутствием горячей материи во время «обеда» черной вдовы, которая пожирает своего бинарного компаньона.
Звездные системы с пульсарами типа «черная вдова» представляют особый интерес для изучения. Периодические всплески света, именуемые импульсами, совпадают с моментом перехода массы от менее массивной звезды к пожирающей «черной вдове». Это почти периодические модуляции, продолжительность которых у PSR J1720-0533 составляет около 22 секунд.
Плазменное линзирование — это похожая, но не идентичная вещь, что и гравитационное линзирование.
Материя, отделенная от меньшей звезды в пульсаре «черная вдова», блокирует радиосигнал, когда ее спутник проходит перед пульсаром по орбите. Ученые считают, что возникающие колебания связаны с явлением плазменного линзирования. Похоже на гравитационное линзирование, но не тождественно ему.
Традиционная гравитационная линза — это определенное распределение массы, которое отклоняет свет от удаленного источника, искажая его путь и зачастую не давая наблюдателям на Земле увидеть источник напрямую. В некоторых случаях мы же видим увеличение изображений.
Плазменная линза основана на том же механизме, но некоторые аспекты несколько отличаются. В данном случае за линзирование отвечает плазма, то есть горячая материя, вырвавшаяся из пульсара «Черная вдова» к меньшей звезде и теперь присутствующая в межзвездной среде. Эта плазма будет вызывать рассеяние радиоволн от источника. Рассеяние представляет собой задержку во времени прихода отдельных импульсов пульсара на разных частотах, чего не наблюдается при обычном гравитационном линзировании. Приняв во внимание этот фактор и измерив другие параметры, можно настроить радиотелескоп для непосредственного наблюдения за источником.
Изучая свет во время затмения PSR J1720-0533, ученые выяснили, что его увеличение может достигать 1,6. Это указывает на то, что размер линзы составляет десятки километров.
Магнитное поле обладает высокой интенсивностью, что видно по поляризации.
Во время наблюдения за PSR J1720-0533 ученые обнаружили, что максимум светового излучения системы совпал со временем затмения. Такое совпадение позволило провести точные измерения изменений плотности потока, дисперсии и поляризации.
Исследователи, изучая профили поляризации во время затмения PSR J1720-0533, обнаружили, что линейная поляризация исчезает раньше, чем измерение дисперсии показывает заметные изменения. Это указывает на значительное магнитное поле у звезды-компаньона. Магнитное поле, вероятно, играет важную роль во время затмения «черной вдовы», о чём свидетельствуют будущие исследования.
Ученые считают, что скорость потери массы звездной системы PSR J1720-0533 составляет около 10^-12 солнечных масс в год. Это означает, что звезда будет полностью уничтожена примерно через 10^10 лет. Такой результат открывает возможности для изучения других подобных систем с целью лучшего понимания явления плазменного линзирования и необычного поведения компактных, но всепожирающих небесных объектов, таких как черные вдовы.