Найден первый гамма-излучающий пульсар-трансформер

TYCcWd9R1

Пульсар представляет собой двойную систему нейтронной и «обычной» звезды и расположен в 4 тысячях световых лет от Земли.

 Lww117Flc g1

Два режима работы пульсара: вверху — отсутсвие переноса вещества и радиоизлучение, внизу — перенос плазмы от звезды-компаньена с сопутствующим излучением в гамма-диапазоне. Фото: NASA's Goddard Space Flight Center

Астрономы из США, Голландии, Канады и Великобритании обнаружили миллисекундный пульсар PSR J1023+0038, который способен переключаться между режимом излучения радиоволн и режимом гамма-излучения. Совершить открытие удалось благодаря наблюдениям, проведенным орбитальным гамма-телескопом «Ферми» и ряду наземных радиотелескопов. Описание объекта опубликовано в The Astrophysical Journal, кратко о работе можно прочитать на сайте NASA.

По современным представлениям, миллисекундные пульсары представляют собой пары нейтронная звезда-звезда главной последовательности. Две звезды расположены настолько близко друг к другу, что иногда между ними происходит перенос вещества (с последней на первую). Падение плазмы на поверхность нейтронной звезды вызывает ее раскручивание, которое иногда (например, в случае с J1023с) достигает экстремально высоких значений — сотен оборотов в секунду (до 30-40 тысяч RPM). По периоду вращения такие пульсары, собственно, и выделяют в особый миллисекундный тип.

ReMoh35fg5Q1

 

Перенос вещества в двойной системе миллисекундного пульсара.

В конце 2013 года миллисекундный радиопульсар J1023с неожиданно прекратил испускать радиоволны, при этом мощность гамма-излучения из той же области пространства выросла в пять раз. Ранее радиосигнал от J1023с (в диапазоне от 300 до 5000 МГц) наблюдался с момента его открытия, то есть с 2007 года (интересно, что именно J1023с стал первым пульсаром, рождение которого удалось наблюдать напрямую). В новой работе ученые предполагают, что наблюдения телескопов в разных диапазонах объясняются переключением режима работы J1023с.

Переключение может происходить следующим образом. В пульсарах источником радиоизлучения становится магнитное поле нейтронной звезды — это справедливо и для обычных, изолированных пульсаров (которые вращаются с умеренной скоростью) и для миллисекундных пульсаров в двойных системах (которые вращаются быстро). В норме пульсар вещество не поглощает, — изолированным пульсарам поглощать просто нечего, а в случае двойных систем переносу плазмы препятствует излучение самого пульсара, которое отталкивает вещество звезды-компаньона.

Однако, если вещество все-таки снова начинает падать на поверхность нейтронной звезды (теории, которое объясняет возобновление переноса, пока нет), то радиоизлучение экранируется плазмой. Сама плазма при этом собирается в аккреционный диск, подобный тем, что формируются вокруг черной дыры. Она разогревается до очень высоких температур и бывший пульсар начинает излучать в широком спектре частот, вплоть до рентгеновских и гамма-лучей.

Подобная трансформация уже наблюдалась у по крайней мере еще двух пульсаров (PSR B0943+10 и IGR J18245-2452), однако тогда речь шла не о гамма- , а о рентгеновских лучах. Насколько процессы, приводящие к переключению режимов, различны у J1023с и тех пульсаров-трансформеров, что были описаны ранее, пока не ясно.