Вот уже два десятилетия астрофизики пытаются разгадать странный рисунок радиоизлучения Крабовидного пульсара — нейтронной звезды, образовавшейся после взрыва сверхновой, который наблюдали астрономы из Китая и Японии еще в 1054 году.
Пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, размеры которой не превышают размеры небольшого города, но масса сопоставима с массой Солнца. Пульсар функционирует как космический маяк, излучая узкие пучки радиации из полюсов, которые мы наблюдаем как регулярные вспышки при его вращении.
В отличие от других пульсаров, чье радиоизлучение распределено по широкому спектру, данный пульсар демонстрирует удивительно четкие полосы: яркая линия, затем полная темнота, снова яркая линия — и так далее, напоминая полоски зебры. Больше ни один известный пульсар не проявляет нечто подобное.
В 2024 году профессор физики и астрономии Канзасского университета Михаил Медведев предложил модель, которая в целом объясняла происхождение полос: плазма в магнитосфере пульсара выступает в роли рассеивающей линзы, вызывая дифракцию радиоволн. Однако эта модель не могла воспроизвести наблюдаемый контраст — полосы на самом деле оказывались гораздо более резкими, чем предсказывала теория.
Теперь Медведев обнаружил недостающий фрагмент космической головоломки — гравитацию. «Свет не движется по прямой в гравитационном поле, поскольку само пространство искривлено, — поясняет ученый. — Гравитация функционирует как фокусирующая линза в искривленном пространстве-времени».
Суть открытия заключается в том, что плазма и гравитация действуют как две линзы с противоположными свойствами. Плазма рассеивает лучи, а гравитация их собирает. При наложении этих эффектов возникают уникальные траектории, на которых они компенсируют друг друга. По симметрии таких путей как минимум два, и когда два почти идентичных луча достигают наблюдателя, они формируют естественный интерферометр. На одних частотах сигналы усиливаются — и возникают яркие полосы, на других гасятся — и наступает полная темнота. Таким образом возникает уникальный полосатый узор.
Медведев подчеркивает, что это единственный известный случай, когда астрономы наблюдают «перетягивание каната» между плазмой и гравитацией в формировании наблюдаемого сигнала — в отличие от изображений черных дыр, где структуру определяет только гравитация.
Крабовидный пульсар находится всего в 6500 световых годах от Земли и хорошо виден, что делает его отличной лабораторией для изучения подобных космических объектов. Новая модель может оказаться чувствительным инструментом для анализа распределения материи вокруг нейтронных звезд и, возможно, даже позволит заглянуть в их недра через гравитационные эффекты.
Фото: hi-tech.mail.ru