Астрономы сделали значительный шаг к пониманию природы загадочных пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звезд, образующихся после взрывов сверхновых.
Совместные наблюдения с использованием космического телескопа IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) NASA и наземных обсерваторий позволили ученым выяснить, откуда именно испускаются рентгеновские лучи в системе PSR J1023+0038 — это уникальный космический объект, где нейтронная звезда взаимодействует с близкой ей звездой-компаньонкой.
Система J1023 представляет собой двойную звезду, в которой нейтронная звезда буквально «питается» веществом своей соседки, звезды малой массы. Это вещество формирует аккреционный диск — вращающуюся структуру из газа и пыли, которая постепенно падает на поверхность нейтронной звезды. В то же время сама нейтронная звезда — это пульсар, который, подобно маяку, испускает узкие лучи электромагнитного излучения из своих магнитных полюсов. Особенно ценной для ученых делает J1023 ее способность переключаться из активного состояния, в котором происходит аккреция вещества соседней звезды, в спокойное, когда фиксируются радиопульсации. Такие объекты называют переходными миллисекундными пульсарами.
Основной вопрос, волнующий исследователей, касался источника рентгеновских лучей в такой системе. Ответ мог бы пролить свет на механизмы ускорения частиц, структуру аккреционных дисков и взаимодействие материи с экстремальными магнитными полями. Предыдущие модели предполагали, что рентгеновское излучение возникает в самом аккреционном диске. Однако новые данные кардинально изменили эту точку зрения: источник рентгеновского излучения — это не диск, а так называемый «ветер пульсара» — поток высокоэнергетических частиц, магнитных волн и газа, который вырывается из околополярных областей нейтронной звезды и взаимодействует с аккреционным диском, ударяя по нему.
Чтобы выяснить это, ученые измерили поляризацию света, исходящего от пульсара, в рентгеновском и оптическом диапазонах — то есть оценили степень упорядоченности колебаний световых волн. IXPE оказался единственным телескопом, способным проводить такие измерения в космосе. Его данные были сопоставлены с наблюдениями обсерватории Very Large Telescope в Чили. Дополнительные сведения предоставили и другие обсерватории, включая NICER и Swift от NASA, а также радиотелескоп в Нью-Мексико.
Результаты оказались неожиданными: угол поляризации оказался идентичным в обоих диапазонах, что указывает на единый физический механизм излучения. Это открытие ставит под сомнение старые представления о природе рентгеновского излучения в подобных системах и подчеркивает важную роль ветра пульсара. Как отметил астрофизик NASA Филип Каарет, теперь очевидно, что именно этот ветер является основным источником энергии системы J1023.
Наблюдения за переходными миллисекундными пульсарами продолжаются. Ученые сравнивают их поведение с другими пульсарами и туманностями, чтобы глубже понять, как формируется излучение и как пульсары взаимодействуют с окружающей средой. Недавно астрономы также обнаружили, что некоторые пульсары пропускают периодические «выходы на связь» и смогли смоделировать поведение таких «пульсаров-прогульщиков».
Фото: hi-tech.mail.ru
