Аппарат “Ферми” обнаружил первые гамма-затмения в “паучьих” звездных системах

Обнаружены первые гамма-затмения в бинарных звездных системах особого типа. Благодаря этому для одной из систем скорректирована масса пульсара, который, как считалось, находится на теоретической границе массы между пульсаром и черной дырой.

Об открытии рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Международная группа ученых проанализировала более десяти лет наблюдений "Ферми", чтобы найти семь "пауков", которые переживают эти затмения, происходящие, когда маломассивная звезда-компаньон проходит перед пульсаром от нашей точки зрения. Полученные данные позволили им рассчитать, как наклоняются системы относительно нашей линии зрения, и получить другую информацию.

"Одна из важнейших целей изучения пауков - попытаться измерить массы пульсаров", - сказал Колин Кларк, астрофизик из Института гравитационной физики имени Макса Планка в Ганновере, Германия, который руководил работой. " Пульсары представляют собой шары из самой плотной материи, которую мы можем измерить. Максимальная масса, которой они могут достичь, ограничивает физику в этих экстремальных условиях, которые невозможно воспроизвести на Земле".

Статья об исследовании была опубликована 26 января в журнале Nature Astronomy.

Паучьи системы

Паучьи системы образуются потому, что одна звезда в бинаре эволюционирует быстрее, чем ее партнер. Когда более массивная звезда взрывается сверхновой, она оставляет после себя пульсар. Этот звездный остаток испускает пучки света различной длины, включая гамма-лучи, которые то появляются, то исчезают из нашего поля зрения, создавая импульсы настолько регулярные, что они могут соперничать с точностью атомных часов.

На ранних стадиях пульсар-паук "питается" от своего компаньона, поглощая поток газа. По мере развития системы кормление прекращается, поскольку пульсар начинает вращаться быстрее, генерируя потоки частиц и излучения, которые перегревают обратную сторону компаньона и разрушают его.

Ученые делят паучьи системы на два типа, названные в честь видов пауков, самки которых иногда поедают своих более мелких приятелей. Черные вдовы имеют компаньонов с массой менее 5% от массы Солнца. В системах красноспинных находятся более крупные компаньоны, которые как по размеру, так и по массе, от 10% до 50% Солнца.

Измерения "пауков"

"До появления "Ферми" мы знали лишь о нескольких пульсарах, испускающих гамма-лучи", - говорит Элизабет Хейс, научный сотрудник проекта "Ферми" в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "После более десяти лет наблюдений миссия идентифицировала более 300 и собрала длинный, почти непрерывный набор данных, который позволяет сообществу заниматься новаторскими научными исследованиями".

Исследователи могут рассчитать массу паучьих систем, измерив их орбитальные движения. Наблюдения в видимом свете позволяют измерить скорость движения компаньона, а радиоизмерения показывают скорость пульсара. Однако эти измерения основаны на движении к нам и от нас. Для системы, расположенной почти лицевой стороной к нам, такие изменения незначительны и могут сбить с толку. Такие же сигналы может выдавать и меньшая медленно вращающаяся система, которую наблюдают сбоку. Знание наклона системы относительно нашей линии зрения крайне важно для измерения массы.

Угол наклона обычно измеряется с помощью видимого света, но эти измерения связаны с некоторыми потенциальными осложнениями. Когда компаньон движется по орбите вокруг пульсара, его перегретая сторона то появляется, то исчезает из поля зрения, создавая колебания в видимом свете, зависящие от угла наклона. Однако астрономы все еще изучают процесс перегрева, и модели с различными схемами нагрева иногда предполагают разные массы пульсаров.

Гамма-лучи, однако, генерируются только пульсаром и обладают такой энергией, что движутся по прямой линии, не подвергаясь воздействию мусора, если только их не блокирует компаньон. Если гамма-лучи исчезают из набора данных от паучьей системы, ученые могут сделать вывод, что компаньон затмил пульсар. Отсюда они могут рассчитать наклон системы к нашей линии зрения, скорости звезд и массу пульсара.

PSR B1957+20, или сокращенно B1957, была первой известной "черной вдовой", открытой в 1988 году. Более ранние модели этой системы, построенные на основе наблюдений в видимом свете, определили, что она наклонена примерно на 65 градусов к нашей прямой видимости, а масса пульсара в 2,4 раза больше массы Солнца. Это делает B1957 самым тяжелым из известных пульсаров, находящимся на теоретической границе массы между пульсаром и черной дырой.

Изучив данные "Ферми", Кларк и его команда обнаружили 15 отсутствующих гамма-фотонов. Время импульсов гамма-излучения от этих объектов настолько надежно, что 15 отсутствующих фотонов за десятилетие достаточно значительны, чтобы команда смогла определить, что система затмевается. Затем они вычислили, что бинар наклонен на 84 градуса, а пульсар весит всего в 1,8 раза больше Солнца.

"Есть стремление найти массивные пульсары, и эти паучьи системы считаются одним из лучших способов их поиска", - сказал Мэтью Керр, соавтор работы и физик-исследователь из Военно-морской исследовательской лаборатории США в Вашингтоне. "Они прошли через очень экстремальный процесс переноса массы от звезды-компаньона к пульсару. Как только мы действительно откорректируем эти модели, мы будем знать наверняка, являются ли эти паучьи системы массивнее остальной популяции пульсаров".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.