Австралийские ученые зафиксировали новый класс экстремальных астрофизических событий: объекты, излучающие сильно поляризованные импульсы длительностью от нескольких десятков секунд до нескольких минут и даже часов. Статья опубликована в журнале Nature. Вероятные кандидаты на место загадочных объектов — звезды, исчерпавшие свое топливо и переродившиеся в белые карлики или нейтронные звезды, изолированные или находящиеся в двойных системах, но с очень нетипичным поведением.
Новый объект ASKAP J1935+2148 с периодом 53,8 минуты, выдает сигнал различных состояний излучения: яркого импульсного с сильно линейно поляризованными импульсами шириной 10–50 секунд; слабого импульса, которое примерно в 26 раз слабее, с сильной круговой поляризацией и шириной примерно 370 миллисекунд; и состояния покоя без импульсов. Было замечено, что первые два состояния постепенно развиваются в течение восьми месяцев, что позволяет предположить физические изменения в области, вызывающей излучение. Редакция «За науку» попросила Елену Нохрину, руководителя лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ, прокомментировать это необычное явление:
Авторы статьи описывают весьма любопытный объект: источник, похожий на пульсар, необычного радиосигнала ASKAP с уже определенными координатами. Известно что он находится на краю остатка сверхновой звезды, в центре которой расположен еще и магнетар. Обычно после взрыва сверхновой в центре остается нейтронная звезда, а сброшенная оболочка продолжает расширяться. Пульсар в центре питает энергией всю эту оболочку. Яркий пример этого явления — Крабовидная туманность и знаменитый пульсар в ее центре.
Наш источник оказался на краю остатка сверхновой звезды, и это уже нетипичное расположение. Кроме того, у этого источника наблюдаем три разных состояния. Меняется интенсивность — сильная, слабая и покой — что уже довольно необычно. Меняется поляризация: доминирует то круговая, то линейная. Меняется длительность самого импульса: от 10–50 секунд в первой фазе до 370 миллисекунд во второй. Но просто поражает период сигнала: почти 54 минуты, тогда как у того же Краба период составляет 33 миллисекунды. Таким образом, это поведение очень неординарно.
Трехцветное изображение поля в ближнем инфракрасном диапазоне вокруг ASKAP J1935+2148, полученное с помощью VLT/HAWK-I JHK 2 апреля 2015 года. Источник: Nature Astronomy
К счастью, таких источников зафиксировано несколько, что значительно расширяет наши возможности для изучения. Сейчас известно три-пять подобных источников, и это уже хорошая новость, так как уникальный источник всегда сложнее изучать, чем хотя бы небольшую популяцию подобных объектов.
Ученые уже провели оценку, которая позволяет измерить, насколько быстро замедляется этот пульсар, — период P и производную периода. Что это нам дает? Обычно для стандартных пульсаров рисуют специальную диаграмму, включающую линию смерти или долину смерти. Чтобы пульсар работал, нужен определенный механизм производства излучения. Такая активная область расположена вблизи полярной шапки — небольшой площадки размером порядка десятка метров вокруг полюсов магнитного поля. Там же образуется зазор, который «искрит»: идет рождение электрон-позитронной плазмы, заполняющей магнитосферу пульсара и являющейся источником излучения. Таким образом, если есть физические условия для существования этого зазора, то пульсар работает, а если нет — то пульсар достигает линии смерти и у него прекращается эффективное радиоизлучение. Если наш загадочный источник — нейтронная звезда, то, судя по стандартному соотношению периода и его производной по времени, этот пульсар далеко за линией смерти. Это очень интересно, потому что если это действительно пульсар, то такое необычное поведение может дать теоретикам еще один ключ к пониманию механизма активности этих объектов.
В итоге данные наблюдений позволяют авторам выдвинуть гипотезу, что загадочным источником может быть белый карлик или нейтронная звезда. Гипотеза, что это нейтронная звезда, более убедительна, по оценкам авторов. Но это звезда с необычными и даже экстремальными свойствами, например с очень высоким магнитным полем — магнетар, который достиг гигантского периода вращения в 54 минуты и все же продолжает действовать как пульсар.
В целом пульсары с необычным поведением ученые уже фиксировали. Например, «пульсары на полставки», которые работают и вдруг выключаются, а затем снова включается и работают. В 1982 году изучались пульсары, которые тоже меняют некоторым образом свои режимы, при этом изменяется также интенсивность и степень поляризации. То есть феномен того, что радиопульсар может изменить режим работы, присутствует. И даже есть некоторое объяснение: на поведение может влиять магнитное поле. В классической теории у пульсара магнитное поле дипольное, но вблизи поверхности могут быть другие моды, и они могут доминировать. Также могут иметь влияние некоторые особенности поверхности химического состава. Но пока доподлинно это неизвестно, так как методы исследования далеких звезд пока несовершенны.
Таким образом, мы имеем только рабочие версии происхождения загадочных сигналов, и, вероятнее всего, на роль их источников годятся нейтронные звезды, но их свойства очень сильно выбиваются из правил. Это действительно экстраординарное открытие, а дальнейшее изучение этих объектов даст нам еще один ключ к пониманию механизмов генерации радиоизлучения.
