Незвичайний імпульс, виявлений у небі, може бути новим класом зоряних об′єктів

Відкриття нейтронної зірки, що випромінює незвичайні радіосигнали, переписує наше уявлення про такі унікальні зоряні системи.

Про це розповідає у виданні The Conversation Маніша Калеб з Сіднейського університету.

Команда проєкту MeerTRAP зробила це відкриття, спостерігаючи за областю Vela-X 1 Чумацького Шляху на відстані близько 1300 світлових років від Землі за допомогою радіотелескопа MeerKAT (Масив телескопів Карру) у Південній Африці. Дослідники помітили дивний спалах або "імпульс", який тривав близько 300 мілісекунд.

Спалах мав деякі характеристики нейтронної зірки з радіовипромінюванням. Але це не було схожим на те, що вони бачили раніше.

Заінтриговані, астрономи переглянули більш старі дані з цього регіону, сподіваючись знайти подібні імпульси. Цікаво, що вони виявили більше таких імпульсів, які раніше були пропущені їхньою системою виявлення імпульсів у реальному часі (оскільки зазвичай шукаються імпульси тривалістю близько 20-30 мілісекунд).

Швидкий аналіз часу приходу імпульсів показав, що вони повторюються приблизно кожні 76 секунд — тоді як більшість імпульсів нейтронних зірок проходять через кілька секунд або навіть мілісекунд.

Спостереження команди показали, що PSR J0941-4046 має деякі характеристики "пульсара" або навіть "магнетара".

Пульсари — це надзвичайно щільні залишки гігантських зірок, що колапсували, які зазвичай випромінюють радіохвилі зі своїх полюсів. Коли вони обертаються, радіоімпульси можуть бути виміряні із Землі, подібно до того, коли ви бачите маяк, який періодично спалахує вдалині.

Однак найдовший період обертання пульсара, відомий до цього, становив 23,5 секунди, що означає, що астрономи, можливо, знайшли абсолютно новий клас об'єктів радіовипромінювання.

Свої результати команда недавно опублікувала в журналі Nature Astronomy.

Аномалія серед нейтронних зірок?

Використовуючи всі доступні дані проєктів MeerTRAP та ThunderKAT на радіотелескопі MeerKAT, команді вдалося визначити положення об'єкта з чудовою точністю. Після цього вони провели чутливіші подальші спостереження для вивчення джерела імпульсів.

Нововідкритий об'єкт, названий PSR J0941-4046, є своєрідною галактичною нейтронною зіркою з радіовипромінюванням, яка обертається надзвичайно повільно в порівнянні з іншими пульсарами. Частота пульсацій пульсарів неймовірно постійна, і  наступні спостереження дозволили команді передбачити час приходу кожного імпульсу з точністю до 100-мільйонної частки секунди.

Окрім несподіваної частоти пульсацій, PSR J0941-4046 унікальний ще й тим, що знаходиться на "цвинтарі" нейтронних зірок. Це область космосу, де не очікують виявлення жодного радіовипромінювання, оскільки вважається, що нейтронні зорі тут знаходяться наприкінці свого життєвого циклу та, отже, не активні (чи менш активні).

PSR J0941-4046 кидає виклик нашому розумінню того, як народжуються та еволюціонують нейтронні зорі.

Вона також захоплива тим, що виробляє імпульси з принаймні сімома різними формами, тоді як більшість нейтронних зірок не демонструють такої різноманітності. Така різноманітність у формі імпульсів, і навіть їх інтенсивність, мабуть, пов'язані з невідомим фізичним механізмом випромінювання об'єкта.

Один конкретний тип імпульсів має яскраво виражену "квазіперіодичну" структуру, що дозволяє припустити, що радіовипромінювання відбувається за рахунок якихось коливань. Ці імпульси можуть дати цінну інформацію про внутрішню роботу PSR J0941-4046.

Ці квазіперіодичні імпульси мають деяку подібність із загадковими “швидкими радіосплесками”, які являють собою короткі радіосплески невідомого походження. Однак поки не зрозуміло, чи випромінює PSR J0941-4046 енергію, яка спостерігається у швидких радіосплесках. Якщо вчені з’ясують, що це так, то може виявитися, що PSR J0941-4046 є “магнетаром з наддовгим періодом”.

Магнетари — це нейтронні зорі з дуже потужними магнітними полями, з яких відомо лише кілька таких, які випромінюють у радіочастині спектра. Хоча ще не виявили магнетара з наддовгим періодом, передбачається, що вони є можливим джерелом швидких радіосплесків.

Короткі зустрічі

Невідомо, як довго PSR J0941-4046 була активна та випромінювала в радіодіапазоні, оскільки радіоогляди зазвичай не шукають такі тривалі періоди.

Невідомо, скільки таких джерел може існувати у галактиці. Крім того, радіовипромінювання від PSR J0941-4046 можна виявити лише протягом 0,5 відсотка періоду обертання цієї нейтронної зірки — таким чином, вона помітна нам лише протягом частки секунди. Це великий успіх, що її вдалося помітити.

Виявлення подібних джерел є складним завданням, що передбачає, що може існувати більша невідкрита популяція, яка очікує на своє виявлення. Це відкриття також збільшує можливість появи нового класу радіо транзієнтів: нейтронних зірок з наддовгим періодом.

Майбутні пошуки таких об'єктів будуть життєво важливими для нашого розуміння популяції нейтронних зірок.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.