Спостереження за мерехтливими пульсарами допоможе у розумінні загадкової міжзоряної плазми

Вивчивши мерехтливий пульсар, який знаходиться у бінарній системі разом з рідкісним білим карликом, вчені отримали можливість скласти карту міжзоряної плазми в масштабах Сонячної системи.

Про це розповідають в Центрі передового досвіду ARC з виявлення гравітаційних хвиль (OzGrav), передають OstanniPodii.com.

Пульсари — швидко обертові залишки зірок, які блимають, наче маяк, - час від часу демонструють екстремальні зміни яскравості. Вчені передбачають, що ці короткі сплески яскравості відбуваються тому, що щільні області міжзоряної плазми (гарячого газу між зорями) розсіюють радіохвилі, випромінювані пульсаром. Однак ми досі не знаємо, звідки беруться джерела енергії, необхідні для формування та підтримки цих областей плазми. Щоб краще зрозуміти ці міжзоряні утворення, потрібні більш детальні спостереження їхньої дрібномасштабної структури, і перспективним напрямом для цього є сцинтиляція, або "мерехтіння" пульсарів.

Коли радіохвилі пульсара розсіюються міжзоряною плазмою, окремі хвилі інтерферують і створюють інтерференційну картину у нас на Землі. Коли Земля, пульсар і плазма рухаються відносно один одного, ця картина спостерігається як зміни яскравості у часі та частоті: динамічний спектр. Це і є сцинтиляція. Завдяки точковій природі сигналів пульсарів, розсіювання та мерехтіння відбувається у невеликих областях плазми. Після спеціальної обробки динамічного спектра, дослідники можуть спостерігати разючі параболічні особливості, відомі як сцинтиляційні дуги, пов'язані із зображенням розсіяного випромінювання пульсара на небі.

Один конкретний пульсар, названий J1603-7202, зазнав екстремального розсіювання у 2006 році, що робить його цікавою метою для вивчення цих областей щільної плазми. Однак траєкторія пульсара досі не визначена, тому що він обертається навколо іншої компактної зірки, званої білим карликом, по орбіті "віч-на-віч", і вчені не мають альтернативних методів його вимірювання в цій ситуації. На щастя, сцинтиляційні дуги служать подвійною метою: їх кривина пов'язана зі швидкістю пульсара, а також з відстанню до пульсара та плазми. Зміна швидкості пульсара під час руху орбітою залежить від орієнтації орбіти у просторі. Тому у разі пульсара J1603-7202 у недавньому дослідженні були розраховані зміни кривини дуг з часом для визначення орієнтації.

Отримані виміри для орбіти J1603-7202 значно покращили результати у порівнянні з попередніми аналізами. Це демонструє життєздатність сцинтиляції на додаток до альтернативних методів. Вчені виміряли відстань до плазми та показали, що вона становить приблизно три чверті відстані до пульсара із Землі. Це не збігається зі становищем якихось відомих зірок чи хмар міжзоряного газу. Сцинтиляційні дослідження пульсарів часто дають змогу вивчити такі структури, які в інших випадках залишаються невидимими. Тому залишається відкритим питання: що є джерелом плазми, що розсіює випромінювання пульсара?

Зрештою, використовуючи вимірювання орбіти, вчені можуть оцінити масу орбітального компаньйона J1603-7202, яка становить приблизно половину маси Сонця. Якщо врахувати, що орбіта J160-7202 дуже кругла, це означає, що компаньйон, швидше за все, є зоряним залишком, який складається з вуглецю та кисню — більш рідкісна знахідка навколо пульсара, ніж поширені залишки на основі гелію.

Оскільки дослідники мають практично повну модель орбіти, з'явилася можливість перетворити сцинтиляційні спостереження J1603-7202 в розсіяні зображення на небі та скласти карту міжзоряної плазми в масштабах Сонячної системи. Створення зображень фізичних структур, що викликають екстремальне розсіювання радіохвиль, може дати нам краще розуміння того, як формуються такі щільні області та яку роль грає міжзоряна плазма в еволюції галактик.

Робота доступна на сервері препринтів arXiv.

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