Ученые исследовали источник рентгеновских волн редкого пульсара J1023, который будто переключается между активным и пассивным состояниями. В этом им помог космический телескоп.
Загадочный пульсар J1023
Международная группа астрономов обнаружила новые доказательства, объясняющие, как пульсирующие остатки взорвавшихся звезд взаимодействуют с окружающей материей в глубинах космоса, используя наблюдения с NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) и других телескопов.
Ученые из США, Италии и Испании сосредоточили свое внимание на загадочной космической паре под названием PSR J1023+0038, или просто J1023. Эта система состоит из нейтронной звезды, которая быстро вращается и питается материалом от своей маломассивной звезды-спутника. Последняя создала вокруг нейтронной звезды аккреционный диск. К тому же нейтронная звезда является пульсаром — она излучает мощные двойные лучи света из своих магнитных полюсов, вращаясь подобно маяку.
Система J1023 является редкой и ценной для исследования, поскольку пульсар четко переходит между активным состоянием, в котором он питается от своей спутниковой звезды, и более спокойным состоянием, когда он излучает пульсации, проявляющиеся в виде радиоволн. Это делает его «переходным миллисекундным пульсаром».
Источник рентгеновских волн
Главный вопрос, который интересовал ученых относительно этой пульсарной системы, был: откуда берутся рентгеновские лучи? Ответ на этот вопрос мог бы дать основания для более широких теорий об ускорении частиц, физике аккреции и среде, окружающей нейтронные звезды во Вселенной.
Выяснилось, что источником рентгеновского излучения является пульсарный ветер — хаотическая смесь газа, ударных волн, магнитных полей и частиц, разогнанных почти до скорости света. Этот поток сталкивается с аккреционным диском, вызывая излучение в рентгеновском диапазоне.
Измерение угла поляризации
Чтобы определить это, астрономы должны были измерить угол поляризации как в рентгеновском, так и в оптическом свете. Поляризация это мера упорядоченности световых волн. Они исследовали поляризацию рентгеновского излучения с помощью IXPE, единственного телескопа, способного проводить такие измерения в космосе, и сравнили ее с оптической поляризацией, полученной с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили. IXPE был запущен в декабре 2021 года и провел много наблюдений за пульсарами, но J1023 был первой системой такого типа, которую он исследовал.
NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) и обсерватория Нила Геррелса Свифта NASA предоставили ценные наблюдения за системой в высокоэнергетическом свете. Другие телескопы, предоставившие данные, включали очень большую антенну Карла Г. Янски в Магдалене, Нью-Мексико.
Результат: ученые обнаружили одинаковый угол поляризации для разных длин волн.
Новые данные
Эта интерпретация ставит под сомнение общепринятое мнение об излучении нейтронных звезд в двойных системах, отмечают исследователи. Предыдущие модели указывали, что рентгеновское излучение исходит от аккреционного диска, но это новое исследование показывает, что оно происходит от пульсарного ветра.
«IXPE наблюдал много изолированных пульсаров и обнаружил, что пульсарный ветер питает рентгеновское излучение», — сказал астрофизик NASA Филипп Каарет, главный исследователь IXPE в Центре космических полетов имени Маршалла NASA в Хантсвилле, штат Алабама. «Эти новые наблюдения показывают, что пульсарный ветер обеспечивает большую часть энергии, излучаемой системой».
Астрономы продолжают изучать переходные миллисекундные пульсары, оценивая, как наблюдаемые физические механизмы сравниваются с механизмами других пульсаров и пульсарных ветровых туманностей. Ученые соглашаются, что выводы из этих наблюдений могут помочь усовершенствовать теоретические модели, описывающие, как пульсарные ветры генерируют излучение, и приблизить исследователей на шаг к полному пониманию физических механизмов, действующих в этих необычных космических системах.
По материалам phys.org
