Астрономи знайшли свідчення найпотужнішого пульсара в далекій галактиці

Астрономи, аналізуючи дані від Огляду неба за допомогою VLA (VLASS), виявили одну з наймолодших відомих нейтронних зірок – надщільний залишок масивної зорі, що вибухнула як наднова.

Про це розповідають в Національній радіоастрономічній обсерваторії (NRAO) Національного наукового фонду США, передають OstanniPodii.com

Зображення, отримані за допомогою Дуже великого масиву Карла Г. Янського (VLA), показують, що яскраве радіовипромінювання, викликане магнітним полем обертового пульсара, лише недавно проявилося через щільну оболонку з уламків від вибуху наднової.

Об'єкт, названий VT 1137-0337, знаходиться в карликовій галактиці на відстані 395 мільйонів світлових років від Землі. Вперше він з'явився на знімку VLASS, зробленому у січні 2018 року. Він не з'являвся на знімку того ж таки регіону, зробленому у 1998 році у рамках попередньої програми огляду VLA FIRST. Він продовжував з'являтися на наступних знімках VLASS у 2018, 2019, 2020 та 2022 роках.

«Найімовірніше ми спостерігаємо туманність пульсарного вітру», - каже Діллон Донг, аспірант Калтеху, який наприкінці цього року почне працювати постдоком у NRAO. Туманність пульсарного вітру (називається плеріоном) утворюється, коли потужне магнітне поле швидко обертової нейтронної зорі розганяє навколишні заряджені частинки майже до швидкості світла.

• Ліворуч вгорі: Гігантська блакитна зоря, набагато масивніша, ніж наше Сонце , внаслідок ядерного синтезу у своєму центрі витратила весь водень, гелій та важчі елементи аж до заліза. Тепер у її центрі знаходиться невелике залізне ядро (червона точка). На відміну від попередніх стадій термоядерного синтезу, при злитті атомів заліза енергія поглинається, а не вивільняється. Вивільнена в результаті синтезу енергія, яка утримувала зорю під власною вагою, тепер зникла, і зоря швидко колапсує (провалюється в себе), що призведе до вибуху наднової.
• Вгорі праворуч: Колапс розпочався, внаслідок чого утворилася надщільна нейтронна зоря із сильним магнітним полем у центрі (вставка). Хоча маса нейтронної зорі у 1,5 раза перевищує масу Сонця, її розмір всього лише кілька десятків кілометрів.
• Внизу ліворуч: Вибух наднової викинув у міжзоряний простір оболонку зі швидкорухомих уламків. На даному етапі оболонка з уламків досить щільна, щоб приховати від очей будь-які радіохвилі, що виходять з області нейтронної зорі.
• Внизу праворуч: У міру розширення оболонки з уламків протягом кількох десятиліть вона стає менш щільною та врешті-решт стає досить тонкою, щоб радіохвилі зсередини могли вирватися назовні. Це дозволило спостерігачам VLASS виявити яскраве радіовипромінювання, що виникло, коли потужне магнітне поле швидко обертової нейтронної зорі проноситься через навколишній простір, прискорюючи заряджені частинки. Це явище називається туманністю пульсарного вітру. Credit: Melissa Weiss, NRAO/AUI/NSF

«Судячи з його характеристик, це дуже молодий пульсар – можливо, йому всього 14 років, але не більше 60-80 років», - сказав Грегг Халлінан, радник Донга з докторської дисертації в Калтех.

Вчені повідомили про свої висновки на засіданні Американського астрономічного товариства у Пасадені, штат Каліфорнія.

Донг та Халлінан виявили об'єкт у даних VLASS, проєкту NRAO, який розпочався у 2017 році та спрямований на дослідження всього неба, видимого з VLA – близько 80 відсотків неба. За семирічний період VLASS тричі проводить повне сканування неба, однією з цілей якого є пошук перехідних об'єктів. Астрономи виявили VT 1137-0337 під час першого сканування VLASS у 2018 році.

Зображення від VLA з розташуванням VT 1137-0337 у 1998 році (ліворуч) та у 2018 році (праворуч). Об'єкт став видимим у VLA десь між цими двома датами. Credit: Dong & Hallinan, NRAO/AUI/NSF

Порівнюючи це сканування VLASS з даними більш раннього огляду неба VLA під назвою FIRST було виявлено 20 особливо світних перехідних об'єктів, які можуть бути пов'язані з відомими галактиками.

«Цей об'єкт виділяється тим, що його галактика переживає сплеск зореутворення, а також через характеристики його радіовипромінювання», - сказав Донг. Галактика, названа SDSS J113706.18-033737.1, є карликовою, маса якої приблизно у 100 мільйонів разів перевищує масу Сонця.

Вивчаючи характеристики VT 1137-0337, астрономи розглянули кілька можливих пояснень, включаючи наднову, спалах гамма-випромінювання або подію приливного руйнування, при якому зоря руйнується надмасивною чорною дірою. Вони дійшли висновку, що найкращим поясненням є туманність пульсарного вітру.

У цьому сценарії зоря, набагато масивніша за Сонце, вибухнула як наднова, залишивши по собі нейтронну зорю. Більшість початкової маси зорі було викинуто назовні у вигляді оболонки з уламків. Нейтронна зоря швидко обертається, і коли її потужне магнітне поле проноситься через навколишній простір, воно прискорює заряджені частинки, спричиняючи сильне радіовипромінювання.

Спочатку радіовипромінювання було заблоковано оболонкою з уламків вибуху. У міру розширення ця оболонка ставала все менш щільною, поки радіохвилі з туманності пульсарного вітру не змогли пройти крізь неї.

«Це сталося між спостереженнями FIRST у 1998 році та спостереженнями VLASS у 2018 році», - сказав Халлінан.

Ймовірно, найвідомішим прикладом туманності пульсарного вітру є Крабоподібна туманність у сузір'ї Тельця, результат наднової, яка яскраво світила у 1054 році. Сьогодні Крабоподібну туманність добре видно за допомогою невеликих телескопів.

«Виявлений нами об'єкт, як вбачається, приблизно у 10 000 разів енергійніший за Краба, із сильнішим магнітним полем», - сказав Донг. «Скоріш за все це новий "супер-Краб"», - додав він.

Хоча Донг і Халлінан вважають, що VT 1137-0337 найімовірніше є туманністю пульсарного вітру, не виключено, що її магнітне поле може бути досить сильним, щоб нейтронна зоря могла кваліфікуватися як магнетар – клас супермагнітних об'єктів. Магнетари є провідним кандидатом на походження загадкових швидких радіосплесків (ШРС), які зараз інтенсивно вивчаються.

«У такому разі це буде перший магнетар, спійманий у момент появи, і це теж надзвичайно цікаво», - сказав Донг.

Справді, було встановлено, що деякі швидкі радіосплески пов'язані з постійними радіоджерелами, природа яких також залишається загадкою. За своїми властивостями вони дуже подібні до VT 1137-0337, але не мають ознак сильної мінливості.

«Наше відкриття дуже схожого джерела вимикання дозволяє припустити, що радіоджерела, пов'язані з ШРС, також можуть бути світними туманностями пульсарного вітру», - сказав Донг.

Астрономи планують провести подальші спостереження, щоб дізнатися більше про об'єкт та простежити за його поведінкою з часом.

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