Сбой в работе пульсара объяснили неоднородностью вращения внутренних слоев

Рентгеновское изображение пульсара Вела, окружающей его туманности и выбрасываемого джета.

X-ray: NASA/CXC/Univ of Toronto/M.Durant et al; Optical: DSS/Davide De Martin

Астрономы смогли пронаблюдать сбой во вращении пульсара Вела. Предполагается, что это явление связано с неоднородностью вращения коры и сверхтекучего ядра нейтронной звезды, а результаты наблюдений могут позволить понять внутреннее строение пульсара и процессы, идущие в его недрах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Пульсары — быстровращающиеся нейтронные звезды, обладающие мощным магнитным полем, испускающим из магнитных полюсов поток радиоизлучения. Из-за вращения полюсов наблюдателю кажется, что излучение от звезды мигает, то исчезая, то появляясь вновь, причем эта пульсаций происходит с устойчивой периодичностью сигналов. Обычно нейтронные звезды рождаются с миллисекундными периодами вращения вокруг собственной оси, а затем медленно теряют энергию и замедляются (периоды вращения от секунды до десятка секунд). Однако при этом у пяти-шести процентов известных на сегодня радиопульсаров могут наблюдаться сбои или глитчи — резкое увеличение (до одной миллионной доли) частоты вращения, а затем постепенное уменьшение частоты до значений, близких к первоначальному.

Точная причина таких событий неизвестна, в частности из-за их непредсказуемости и сложности наблюдений. Пока что глитчи наблюдались лишь у двух пульсаров — PSR B0531+21 в Крабовидной туманности и у пульсара Вела. Последний находится в остатке сверхновой Вела, расположенной на расстоянии 800 световых лет от Земли, в южном созвездии Парусов. Возраст пульсара оценивается в 11 тысяч лет, а период обращения равен 89 миллисекундам. Он окружен плерионом и излучает в оптическом, радио, рентгеновском и гамма-диапазонах. Примерно раз в три года этот пульсар внезапно ускоряет свое вращение, однако из-за их случайного характера таких событий долгое время не существовало полноценных данных наблюдений с хорошей временной детализацией.

В 2014 году астрономы во главе с Джимом Палфейманом (Jim Palfreyman) начали трехлетнюю наблюдательную кампанию с целью зафиксировать глитч у пульсара Вела. Для наблюдений ученые использовали 26-метровый радиотелескоп в обсерватории Маунт-Плезант и 30-метровый радиотелескоп в обсерватории Сидуна. 12 декабря 2016 года оба телескопа зафиксировали аномалию в излучении от пульсара, которая после проверки была идентифицирована как глитч, изменение частоты вращения составило 1,43×10-6. При этом последний перед глитчем радиоимпульс оказался необычно широким, в момент сбоя импульсов не наблюдалось, а два следующих радиоимпульса практически не имели линейной поляризации излучения.


Основная теория, призванная объяснить явление глитчей, заключается в том, что нейтронная звезда имеет твердую кору и сверхтекучее внешнее ядро, которое вращается практически без замедления, в отличие от коры. При этом могут возникать микроскопические сверхтекучие вихри, позволяющие передать угловой момент от ядра к коре и ускорить ее. В случае Велы на это потребовалось около 5 секунд. Предполагается, что глитч влияет на геометрию магнитного поля пульсара, что может объяснить наблюдаемые изменения в импульсах. Дальнейшие наблюдения могут подтвердить или опровергнуть эти предсказания и помочь астрономам решить некоторые нерешенные проблемы в отношении внутренних процессов и уравнений состояния нейтронных звезд.

Ранее мы рассказывали о том, как в соседней с нами галактике нашли «омолаживающийся» пульсар, каким образом астрономы впервые услышали гравитационные волны от слияния нейтронных звезд и как нейтронные звезды оказались связаны с загадочными быстрыми радиовсплесками.

Александр Войтюк

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.