Астрономи простежили загадкові радіоімпульси до незвичайного джерела

Міжнародна команда астрономів простежила довгоперіодичні радіоімпульси до дуету білого та червоного карликів.

Про відкриття розповідають у Північно-Західному університеті, передають OstanniPodii.com.

Починаючи з десятиріччя тому, астрономи виявляють імпульс радіовипромінювання кожні дві години, що надходив з боку Великої Ведмедиці. Об′єднавши спостереження з декількох телескопів, команда тепер може розкрити винуватця: подвійну систему з мертвою зорею.

Згідно з новим дослідженням, опублікованим в журналі Nature Astronomy, червоний карлик і білий карлик обертаються по орбіті настільки щільно, що їхні магнітні поля взаємодіють. Кожного разу, коли вони вдаряються -- а це відбувається кожні дві години -- взаємодія випромінює довгий радіоспалах.

Хоча раніше астрономи відстежували довгі радіоімпульси лише до нейтронних зір, нове відкриття показує, що рух зірок у подвійній системі також може випромінювати довгоперіодичні радіосплески.

"Є кілька сильно намагнічених нейтронних зірок, або магнітарів, які, як відомо, випромінюють радіоімпульси з періодом у кілька секунд", - сказав співавтор дослідження Чарльз Кілпатрик. "Деякі астрофізики також стверджували, що джерела можуть випромінювати імпульси через рівні проміжки часу, оскільки вони обертаються, тому ми бачимо радіовипромінювання лише тоді, коли джерело повернуте до нас. Тепер ми знаємо, що принаймні деякі довгоперіодичні радіотранзієнти походять від бінарних систем. Ми сподіваємося, що це мотивує радіоастрономів локалізувати нові класи джерел, які можуть виникати з нейтронних зір або магнітарних бінарів".

Кілпатрік є доцентом-дослідником у Центрі міждисциплінарних експлорацій і досліджень в галузі астрофізики Північно-Західного університету. Керувала дослідженням Айріс де Рюйтер, докторантка Сіднейського університету в Австралії. На момент проведення дослідження вона була аспіранткою Амстердамського університету в Нідерландах.

Повторювані радіосигнали

Де Рюйтер вперше виявила імпульси минулого року, коли переглядала архіви Низькочастотної решітки (LOFAR), найбільшого радіотелескопа, що працює на найнижчих частотах, які можна спостерігати із Землі. Переглядаючи дані, вона виявила, що перший імпульс з′явився у 2015 році. Де Рюйтер згодом просіяла більше архівних даних з тієї ж області неба та виявила ще шість імпульсів.

Подібно до короткого спалаху світла -- але у формі радіосигналу -- кожен імпульс триває від кількох секунд до кількох хвилин. І, як не дивно, імпульси повторюються через рівні проміжки часу, як космічний годинник, що цокає раз на дві години. В останні роки астрономи відкривають все більше й більше швидких радіосплесків (FRB). Однак радіоімпульси, про які йде мова, є набагато рідкіснішою подією.

"Радіоімпульси дуже схожі на FRB, але кожен з них має різну довжину", - каже Кілпатрік. "Імпульси мають набагато меншу енергію, ніж FRB, і зазвичай тривають кілька секунд, на відміну від FRB, які тривають мілісекунди. Досі залишається відкритим питання, чи існує континуум об′єктів між довгоперіодними радіопереходами та FRB, чи вони є окремими популяціями".

Цікавлячись джерелами імпульсів, де Рюйтер та її команда отримали подальші спостереження з обсерваторії MMT в Аризоні та обсерваторії Макдональда в Техасі. Ці спостереження показали, що джерелом була не одна зоря, що блимає, а дві зорі, які пульсували разом. Розташовані всього за 1600 світлових років від Землі, ці дві зорі обертаються навколо спільного центру тяжіння, роблячи повний оберт кожні 125,5 хвилин.

Танець мертвої зорі

Щоб підтвердити ці висновки, Кілпатрік використав віддалений доступ Північно-Західного університету до Телескопа з багатьма дзеркалами (MMT) в Аризоні, щоб спостерігати за системою протягом її повного двогодинного циклу.

Ці спостереження дозволили йому відстежити варіації в русі системи й отримати оптичні спектри червоного карлика. Беручи світло, випромінюване зорею, і розкладаючи його на складові кольори (або спектри), Кілпатрік зміг отримати інформацію про саму зорю.

"Спектроскопічні лінії в цих даних дозволили нам визначити, що червоний карлик рухається вперед і назад дуже швидко з точно таким же двогодинним періодом, як і радіоімпульси", - каже Кілпатрік. "Це переконливий доказ того, що червоний карлик знаходиться в бінарній системі".

Рух "туди-сюди", як виявилося, був спричинений гравітацією зорі-компаньйона, яка тягне червоний карлик навколо себе. Точно розрахувавши варіації цих рухів, Кілпатрік виміряв масу набагато слабшого компаньйона. Обчислена маса збіглася з типовою масою білого карлика. У той час як білі карлики можуть варіюватися від малої до середньої маси, як наше Сонце, червоні карлики завжди набагато менші й холодніші.

"Майже в кожному сценарії його маса й той факт, що він занадто тьмяний, щоб його можна було побачити, означає, що він має бути білим карликом", - сказав Кілпатрік. "Це підтверджує провідну гіпотезу про бінарне походження білого карлика та є першим прямим доказом того, що ми маємо системи-попередники довгоперіодних радіотранзієнтів".

У майбутньому астрономи планують більш детально вивчити ультрафіолетове випромінювання подвійного джерела, названого ILTJ1101. Отримані дані можуть допомогти визначити температуру білого карлика й дізнатися більше про історію білих і червоних карликів.

"Було особливо круто додати нові шматочки до пазла", - сказала де Рюйтер. "Ми працювали з експертами з різних астрономічних дисциплін. За допомогою різних методів і спостережень ми крок за кроком наближалися до розгадки".

.