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.

Новости по подобной теме:

		Пульсары могут заставлять темную материю светиться, говорят исследователи
		Экзотические звезды помогли обнаружить гравитационные волны очень низкой частоты
		Аппарат IXPE предоставил новый взгляд на ветровую туманность пульсара Парусов

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.

• Пульсары