Астрономы обнаружили первый миллисекундный оптический пульсар. Объект был открыт еще десять лет назад, однако мощные импульсы оптического излучения были зарегистрированы только сейчас. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Миллисекундные пульсары представляют собой нейтронные звезды с периодом вращения в диапазоне от 1 до 10 миллисекунд. Они входят в состав двойных систем и набирают огромную скорость вращения при поглощении материи из газопылевого диска, который образован веществом маломассивной звезды-компаньона. Если нейтронная звезда находится в фазе активной аккреции, то она видна как рентгеновский источник. Когда скорость поглощения вещества падает или процесс прекращается, обычно яркое импульсное излучение наблюдается в радио- и гамма-диапазоне. Известны также переходные миллисекундные пульсары, которые «колеблются» между рентгеновским и радио режимом, однако обнаружить переходный миллисекундный оптический пульсар ученым удалось впервые.
Пульсар J1023+0038 представляет собой нейтронную звезду с периодом вращения 1,69 миллисекунды, которая удалена от нас на 4,5 тысячи световых лет. Один оборот вокруг своего компаньона, звезды с массой 0,2 солнечных, он совершает за 4,75 часа. Изначально объект считался радиопульсаром, однако в 2013 году ученые заметили, что импульсы радиоизлучения периодически затихают и J1023+0038 начинает светиться ярче в гамма- и рентгеновском диапазоне. Исследователи объяснили это переходом пульсара между двумя фазами. Радиоимпульсы возникают, когда вещество звезды-компаньона перетекает на пульсар, однако пульсарный ветер не дает материи образовать аккреционный диск. Из-за этого газ не может сильно разогреться и светится ярче в радиодиапазоне. Во время другой фазы поток вещества от компаньона J1023+0038 по неизвестным причинам усиливается и образовывает вокруг пульсара газовый диск, который и является источником наблюдаемого гамма- и рентгеновского излучения.
Сейчас астрономы зарегистрировали миллисекундные пульсации PSR J1023+0038 в оптическом диапазоне с помощью инструмента Silicon Fast Astronomical Photometer. Как показали предыдущие наблюдения телескопа Swift X-Ray Telescope это время нейтронную звезду окружал аккреционный диск. По мнению ученых, пульсар мог начать ярко светиться в оптическом диапазоне из-за синхротронного излучения разогнанных до околосветовых скоростей электронов в магнитосфере пульсара. Другие объяснения астрономы отвергли — в частности, истечение вещества с компаньона на магнитные полюса пульсар и переработку рентгеновского излучения в оптическое во внешней части аккреционного диска или поверхностью звезды-компаньона. В будущем исследователи планируют провести дополнительные наблюдения, чтобы изучить процессы, происходящие в двойной системе.
Недавно было открыто, что J1023+0038 замедляет свое вращение медленнее, когда находится в рентгеновском режиме. Ученые связывают это с генерацией гравитационных волн, которая приводит к потере кинетической энергии системой. В этом году за наблюдение гравитационных волн будет вручена Нобелевская премия по физике, о чем стало известно сегодня.
Кристина Уласович