Астрономи відкрили перший мілісекундний оптичний пульсар

Астрономи виявили перший мілісекундний оптичний пульсар. Об'єкт був відкритий ще десять років тому, проте потужні імпульси оптичного випромінювання були зареєстровані тільки зараз. Стаття опублікована в журналі.

Мілісекундні пульсари представляють собою нейтронні зірки з періодом обертання в діапазоні від 1 до 10 мілісекунд. Вони входять до складу подвійних систем і набирають величезну швидкість обертання при поглинанні матерії з газопилового диска, який утворений речовиною маломасивної зірки-компаньйона. Якщо нейтронна зірка знаходиться у фазі активної аккреції, то вона видна як рентгенівське джерело. Коли швидкість поглинання речовини падає або процес припиняється, зазвичай яскраве імпульсне випромінювання спостерігається в радіо- і гамма-діапазоні. Відомі також перехідні мілісекундні пульсари, які «коливаються» між рентгенівським і радіо режимом, проте виявити перехідний мілісекундний оптичний пульсар вченим вдалося вперше.

Пульсар J1023 + 0038 являє собою нейтронну зірку з періодом обертання 1,69 мілісекунди, яка віддалена від нас на 4,5 тисячі світлових років. Один оборот навколо свого компаньйона, зірки з масою 0,2 сонячних, він здійснює за 4,75 години. Спочатку об'єкт вважався радіопульсаром, проте в 2013 році вчені помітили, що імпульси радіовипромінювання періодично затихають і J1023 + 0038 починає світитися яскравіше в гама- і рентгенівському діапазоні. Дослідники пояснили це переходом пульсара між двома фазами. Радіоімпульси виникають, коли речовина зірки-компаньйона перетікає на пульсар, проте пульсарний вітер не дає матерії утворити акреційний диск. Через це газ не може сильно розігрітися і світиться яскравіше в радіодієстоні. Під час іншої фази потік речовини від компаньйону J1023 + 0038 з невідомих причин посилюється і утворює навколо пульсара газовий диск, який і є джерелом спостережуваного гама- і рентгенівського випромінювання.

Зараз астрономи зареєстрували мілісекундні пульсації PSR J1023 + 0038 в оптичному діапазоні за допомогою інструменту Silicon Fast Astronomical Photometer. Як показали попередні спостереження телескопа Swift X-Ray Telescope цей час нейтронну зірку оточував акреційний диск. На думку вчених, пульсар міг почати яскраво світитися в оптичному діапазоні через синхротронне випромінювання розігнаних до навколосвітніх швидкостей електронів у магнітосфері пульсара. Інші пояснення астрономи відкинули - зокрема, закінчення речовини з компаньйону на магнітні полюси пульсар і переробку рентгенівського випромінювання в оптичне у зовнішній частині аккреційного диска або поверхнею зірки-компаньйона. У майбутньому дослідники планують провести додаткові спостереження, щоб вивчити процеси, що відбуваються в подвійній системі.

Нещодавно було відкрито, що J1023 + 0038 уповільнює своє обертання повільніше, коли знаходиться в рентгенівському режимі. Вчені пов'язують це з генерацією гравітаційних хвиль, яка призводить до втрати кінетичної енергії системою. Цього року за спостереження гравітаційних хвиль буде вручена Нобелівська премія з фізики, про що стало відомо сьогодні.