Наблюдения за пульсаром в созвездии Стрелы с помощью 305-метрового радиотелескопа в обсерватории Аресибо показали, что вещество, выбиваемое потоком его заряженных частиц с поверхности компаньона, действует как природная линза, в значительной степени упрощая астрономам задачу по рассмотрению источника излучения. Результаты последнего такого исследования были представлены в журнале Nature.
«Наблюдения высокого разрешения стали возможны благодаря редкой геометрии и характеристикам пары звезд, вращающихся вокруг друг друга. Газ, улетучивающийся с поверхности коричневого карлика под «атаками» пульсара, действует как линза. Это позволило нам изучить области интенсивного излучения, расположенные в 20 километрах от пульсара, а также его магнитосферу с беспрецедентной точностью», – рассказывает Роберт Мейн, ведущий автор исследования из Университета Торонто (Канада).
Система пульсара пульсаром PSR B1957 + 20 в представлении художника
Почти все знания о Вселенной мы приобрели благодаря телескопам, собирающим электромагнитные волны от астрономических объектов. На своем пути до Земли эти волны могут искажаться и поглощаться, давая ценную информацию о невидимом материале, который находится между звездами и галактиками.
Пульсары представляют собой особый вид нейтронных звезд, остатков взорвавшихся сверхновых, от полюсов которых исходят узкие пучки радиоволн. Обычно «новорожденные» пульсары вращаются очень быстро и постепенно замедляются, расходуя на излучение собственную энергию. Пульсары, генерирующие лучи радиоволн, давно известны как отличные объекты для зондирования межзвездного вещества. Поэтому их нередко называют галактическими маяками.
Наблюдения за одним миллисекундным пульсаром PSR B1957 + 20, также известным как Черная вдова, указали на удивительное свойство смеси ионизированного и ненамагниченного газа, который он выбивает со своего компаньона, коричневого карлика.
Система расположена в 6500 световых годах от Земли. Пульсар и коричневый карлик разделяет всего 2 миллиона километров, а один оборот вокруг общего центра масс они совершают примерно за 9 земных часов. Из-за такой близости коричневый карлик всегда обращен одной стороной к PSR B1957 + 20, поток заряженных частиц которого нагревает ее до 6000 градусов Цельсия. В итоге вещество под действием излучения и ветра убегает с поверхности и образует облако плазмы, напоминающее кометный хвост.
Иллюстрация, показывающая, как облако плазмы усиливает сигнал пульсара
Когда лучи радиоволн проходят через края этого облака, они становятся до 80 раз ярче на определенных радиочастотах. Авторы предполагают, что плазменный хвост действует как линза, увеличивая наблюдаемую яркость пульсара в течение коротких периодов времени.
Объект PSR B1957 + 20 интересен тем, что он, возможно, является самым массивным пульсаром из известных, и дальнейшие исследования по точному измерению его массы помогут понять, как материя ведет себя в экстремальных условиях и насколько массивной может быть нейтронная звезда.
В дополнение к наблюдениям с невероятно высоким разрешением результат исследования может стать ключом к природе таинственных явлений, известных как быстрые радиовсплески (FRB).
«Импульсы, которые мы обнаружили в нашем исследовании, показывают значительное сходство с всплесками одного из повторяющихся FRB. Мы считаем, что многие наблюдаемые свойства FRB могут быть объяснены линзированием плазмой в их галактиках», – заключил Роберт Мейн.