В конце июня 2013 года, в созвездии Секстант (Sextans) на расстоянии в 4400 световых лет от Земли произошло уникальное событие: расположенный там пульсар вдруг погас в радиодиапазоне, но вспыхнул в области гамма-лучей. Обычно пульсар наблюдается либо в радио-, либо в рентгеновском диапазоне.
Космический телескоп Ферми (NASA) проследил изменения потока излучения от уникального пульсара в самой жесткой части шкалы электромагнитных волн. Как сказал Бенждамин Стапперс (университет Манчестера, Англия), возглавляющий международную команду, которая занимается изучением этого уникального объекта: "Изменение поведения пульсара произошло так быстро, как будто кто-то просто щелкнул переключателем, и система из состояния с низкой энергией перешла в совершенно другое состояние. Вероятно, это изменение отражает сложное взаимодействие пульсара с спутником, и мы можем исследовать редкую переходную стадию жизни двойной звездной системы."
Пульсар – это нейтронная звезда, ось вращения которой рассоложена в пространстве определенным образом. Нейтронная звезда это заключительный этап эволюции массивной звезды. Когда у такой звезды в ядре выгорает не только водород, но и гелий и образуются тяжелые элементы, она взрывается, как сверхновая. Центральная часть звезды сжимается во много раз, в результате образуется сверхплотный компактный быстро вращающийся остаток – нейтронная звезда. Молодые одиночные нейтронные звезды делают один оборот за тысячные доли секунды. Кроме того, они генерируют узкие направленные потоки излучения. Если такой в такой поток попадает Земля, астрономы регистрируют миллисекундные импульсы. Вдобавок, нейтронные звезды генерируют мощные потоки высокоэнергетических частиц, движущихся почти со скоростью света. Управляться со всеми этими потоками нейтронной звезде удается с помощью магнитного поля. Со временем вращение нейтронной звезды замедляется. Больше половины пульсаров находятся в двойных системах, что еще больше усложняет движение вещества возле них. При интенсивном переносе вещества пульсар в двойной системе может выглядеть как рентгеновский, а когда перенос притормаживается, система превращается в радиопульсар.
Про уникальный пульсар сегодня мы знаем, что эта система, которая называется AY. Она состоит из двух звезд, обращающихся вокруг общего центра масс. Одна из звезд это 1.7-миллисекундный пульсар PSR J1023+0038 (J1023 для краткости), вторая обычная звезда, с массой в одну пятую массы Солнца. Орбитальный период системы всего 4.8 часа. Это значит, что компоненты системы находятся настолько близко друг к другу, что пульсар
может перетаскивать вещество звезды-спутника. Падающее вещество тормозится магнитным полем пульсара и закручивается вокруг нейтронной звезды, образуя аккреционный диск. Газ в диске нагревается и становится источником рентгеновского излучения. От внутренней кромки диска (на высоте примерно 80 км) газ стекает к поверхности пульсара. Внутренний край диска, из-за взаимодействия с магнитным полем меняет высоту в больших пределах. Часть вещества выбрасывается вдоль оси аккреционного диска и образует два потока частиц, движущихся почти со скоростью света. Такое явление типично для других релятивистских объектов – аккрецирующих черных дыр. Ударные волны внутри и на периферии этих струй генерируют мощное гамма-излучение, обнаруженное обсерваторией Ферми. При этом блокируются процессы, обеспечивающие излучение в радиодиапазоне. В какой-то момент магнитное поле тормозит падение вещества, и радиопульсар пробуждается.
Полученные результаты были опубликованы июльском томе The Astrophysical Journal. Команда исследователей утверждает, что J1023 является первым примером компактной, маломассивной двойной системы с переменным гамма-излучением. Ученые надеются, что эта система будет уникальной лабораторией для понимания процессов эволюции пульсаров и особенностей аккреции на нейтронные звезды.
Видеоролик о процессах в системе AY Sextantis, созданный в Годдаровском научном центре (NASA) показывает описаний процесс.
Режим радиопульсара показан зеленым цветом, потоки частиц, излучающие в гамма-диапазоне, показаны лиловым. В начале ролика аккреционный диск отсутствует.
Это интересно: Открытие пульсара-трансформера
| Пульсар-трансформер |
По материалам NASA
Подготовила и перевела Елена Алексеева.