Миллисекундные пульсары и их переходные аналоги интересуют учёных необычным поведением. В журнале Astronomy & Astrophysics опубликовано новое исследование этих небесных объектов, вращающихся с периодом в несколько миллисекунд. .
Группа астрономов провела обширную наблюдательную кампанию в диапазоне от инфракрасного до рентгеновского излучения, чтобы выяснить причину необычного поведения пульсара PSR J1023+0038. В ходе этого проекта, который длился две ночи в июне 2021 года, использовалось не менее 12 телескопов, включая XMM-Newton, космический телескоп Хаббл, Очень большой телескоп (VLT) ESO, Очень большой массив (VLA), а также радиотелескопы ALMA и FAST.
PSR J1023+0038: случай переходного миллисекундного пульсара
Миллисекундные пульсары — это чрезвычайно плотные и малые нейтронные звезды, образовавшиеся при взрыве более массивных звезд в конце их жизни. При вращении эти звезды выпускают луч электромагнитного излучения. Если луч направлен на Землю, его замечают исследователи. Это создает периодический эффект свечения, известный как эффект маяка, который приводит к видимой пульсации самих источников.
М Milliсекундные пульсары отличаются от других видов пульсаров необычайной скоростью вращения, которая проявляется в периодах до нескольких миллисекунд. Это быстрое вращение является результатом процесса раскрутки, при котором пульсар захватывает вещество от звездного компаньона.
Накопление массы в ходе этого процесса уплотняет нейтронную звезду, повышая скорость её вращения. Такая особенность требует наличия таких источников в двойных системах.
Объект, находящийся в центре нового PSR J1023+0038 — интригующий пример переходного миллисекундного пульсара (ПМП). ПМП переходят между состоянием радиопульсара и активным состоянием с малосветящимся рентгеновским диском. В активном состоянии эти источники показывают два различных режима излучения, которые чередуются непредсказуемо. Точные причины такого чередования до сих пор неясны, картина сложна и включает множество переменных.
Аномальное поведение
Пульсар PSR J1023+0038 удалён от Земли примерно 4500 световых лет и обращается около другой звезды. В течение последнего десятилетия эта система активно захватывает и накапливает вещество от своего партнёра. Оно скапливается в диске, окружающем пульсар, и постепенно падает на него.
В ходе данного процесса аккреции луч излучения пропадал, а пульсар переключался в излучении между:
- Режимом с высоким уровнем излучения рентгеновскими лучами, ультрафиолетовым и видимым светом.
- Режим с сильным излучением радиоволн.
Поведение всегда привлекало исследователей своим увлекательным характером, теперь же выяснена причина таких удивительных переходов. Франческо Коти Зелати, соавтор исследования и научный сотрудник Института космических наук в Барселоне, прояснил ситуацию.
Изменение режимов возникает вследствие сложной взаимосвязи пульсарного ветра, являющегося потоком высокоэнергетических частиц, испускаемых самим пульсаром, и вещества, движущегося к нему.
Секрет, раскрытый в новом исследовании
Изучая спектры энергий моделей, учёные обнаружили, что колебания состояний обусловлены переменами в центральной части аккреционного диска.
В «низком» режиме вещество, направляющееся к пульсару, выбрасывается струей, которая перпендикулярна диску. Приближаясь к пульсару, это вещество попадает в поток ветра, исходящего от звезды, и нагревается.
После этого система переходит в «высокий» режим, излучая рентгеновское, ультрафиолетовое и видимое излучение. Впоследствии нагретые фрагменты вещества выбрасываются из струи. При уменьшении горячего вещества в диске система постепенно затухает, возвращаясь в «низкий» режим.