V-kosmose.com

Нейтронная звезда выполняет 707 оборотов в секунду, демонстрируя пульсирующие гамма-лучи

Пульсар и маленький звездный компаньон, заметный в пределах их орбитальной плоскости. Сильное излучение и «ветер» пульсара (поток высокоэнергетических частиц) сильно нагревают звезду до температур, которые вдвое превышают поверхностные показатели Солнца. Пульсар постепенно испарят соседа, из-за чего система наполняется ионизированным газом, мешающим фиксировать радиоимпульсы пульсара.

Исследователи заметили, что радиопульсар PSR J0952-0607 демонстрирует импульсное гамма-излучение. Это важное открытие, ведь перед нами пульсар, вращающийся 707 раз в секунду. За счет этого занимает вторую позицию по скорости вращения среди нейтронных звезд.

Ученые воспользовались данными от космического телескопа Fermi (8.5 лет), радионаблюдений LOFAR (2 года), обзоров от двух оптических телескопов и детекторов LIGO. Это позволило полноценно изучить систему пульсара и его соседа. Все указывает на то, что в каталогах Fermi продолжают скрываться экстремальные системы пульсаров.

Пульсары – компактные остатки звездных взрывов, располагающие мощными магнитными полями и большой скоростью осевого вращения. Они выбрасывают лучи (напоминают космические маяки) и могут наблюдаться как радиопульсары и/или пульсары гамма-лучей. Все зависит от их ориентации к земным наблюдателям.

Самый скоростной пульсар за пределами шаровых скоплений

PSR J0952-0607 впервые заметили в 2017 году с помощью космического телескопа Fermi и определили в качестве потенциального пульсара. На тот момент пульсаций гамма-лучей детектор не зафиксировал. А вот радиотелескоп LOFAR заметил пульсирующий радиоисточник, что позволило предоставить полную характеристику объекта.

PSR J0952-0607 вращается вокруг общего центра масс за 6.2 часов со звездой-спутником. Сосед по массивности достигает всего пятидесятую часть солнечной. Скорость пульсара достигает 707 оборотов в секунду. Это самое быстрое вращение в нашей галактике за пределами шаровых скоплений.

Поиск слабых сигналов

Используя предварительно собранные сведения, ученые попытались понять, высвобождает ли пульсар также импульсные гамма-лучи. Важно понимать, подобные сигналы сложно найти. Телескоп Fermi смог записать всего 200 событий гамма-излучения от слабого пульсара за 8.5-летнее наблюдение.

За это время пульсар успел выполнить 220 млрд. оборотов. То есть, в каждом миллиарде вращений наблюдается всего одно гамма-излучение! Для каждого такого случая нужно определить длительность излучения. А это вынуждает проверять огромный объем данных при хорошем разрешении, чтобы не пропустить потенциальные сигналы.

Странное первое обнаружение

Поиск позволил найти сигнал, но что-то казалось странным. Сигнал был слабым и отличался от того, что ожидали увидеть исследователи. Дело в том, что обнаружение гамма-излучения зафиксировало ошибку локации в исходном оптическом наблюдении. Исправив ошибку, удалось открыть гамма-пульсар уже в новом положении.

После подтверждения существования импульсного гамма-излучения, команда взялась за данные Fermi, которые записывали 8.5 лет с августа 2008 года по январь 2017-го. Сигнал был слишком слабым, поэтому пришлось улучшить метод анализа, который включал все неизвестные.

Остановка пульсирования

Новый анализ выявил еще одну диковинку. Оказалось, не получается найти пульсации гамма-лучей до июля 2011 года. Почему? Ученые все еще не могут понять, почему «активация» гамма-пульсара началась лишь с этой даты. Возможно, все дело в количестве выбрасываемых гамма-лучей или же изменении орбиты пульсара. Но сигналы слишком слабые для проверки гипотез.

Новые вопросы от оптических обзоров

Исследователи также использовали телескопы обсерватории Ла-Силья для изучения соседа. Полагают, что звезда-спутник находится в приливной связи, как ситуация Земля-Луна. Поэтому одна сторона звезды всегда повернута к пульсару и нагревается его лучами.

Пока спутник вращается вокруг центра масс, дневная и ночная сторона наблюдаются земными учеными. Они отличаются, потому что варьируется цвет и яркость. Этот обзор создает новую загадку.

Радионаблюдения указывают на дистанцию в 4400 световых лет от пульсара. Но оптический обзор увеличивает это расстояние втрое! Если эта система находится к нам близко, то это ранее не встречавшийся крайне компактный спутник с высокой плотностью. Если же находится далеко, то подобные спутники пульсаров уже наблюдались.

Поиск непрерывных гравитационных волн

Исследователи решили использовать LIGO, чтобы найти непрерывное излучение гравитационных волн от пульсара в первом и втором наблюдательном цикле. Пульсары способны на такую активность, если располагают крошечными неровностями. Но поиск ничего не зафиксировал, а значит, форма пульсара приближена к идеальной сфере с небольшими выпуклостями (менее доли миллиметра).

Быстро вращающиеся нейтронные звезды

Ученым важно разобраться в таких пульсарах, потому что они скрывают секреты экстремальной физики. Все еще не ясно, как быстрые нейтронные звезды способны разгоняться до таких скоростей и какая физика происходит внутри.

Миллисекундные пульсары, вроде J0952-0607, вращаются так быстро, потому что раскручиваются при аккреции вещества от спутника. Полагают, что процесс «убивает» магнитное поле пульсара. Уже сейчас видно, что J0952-0607 располагает одним из 10 самых низких магнитных полей среди пульсаров.

Исследователи продолжат вести обзоры, чтобы разобраться с этим удивительным объектом и предоставить больше сведений.