«Великолепная семерка» пополнилась радиогромким пульсаром

Kirin J Callinan / youtube.com

Астрономы подтвердили тепловую природу рентгеновского излучения у радиопульсара PSR J0726-2612, что доказывает его сходство с «Великолепной семеркой» — группой относительно близких одиночных нейтронных звезд. Однако, в отличие от других светил, новый объект обладает заметным радиоизлучением. Работа представляет дополнительное указание, что отсутствие излучения от «Великолепной семерки» объясняется неподходящей ориентацией, пишут авторы в препринте на arXiv.org.

Нейтронные звезды — это один из возможных конечных этапов эволюции массивных светил. По массе такие объекты сравнимы с Солнцем, но их размер составляет всего порядка 10 километров, из-за чего вещество в их недрах сжато до сверхъядерных плотностей. Также нейтронные звезды могут обладать экстремально мощными магнитными полями и быстро вращаться. Все эти свойства делают их исключительно интересными телами, так как для них характерны физические условия, недостижимые в лабораториях.

Нейтронные звезды могут по-разному проявляться в наблюдениях. В частности, они могут наблюдаться как рентгеновские или радиопульсары. Высокоэнергетическое излучение первых порождается разогретыми до высоких температур участками поверхности, которые вследствие вращения периодически пропадают из видимости, из-за чего появляются пульсации. Механизм радиоизлучения на данный момент до конца не выяснен, на этот счет существует масса конкурирующих теорий. Оно исходит узким конусом, а его появление должно быть связано с магнитными полюсами звезды, которые смещены относительно оси вращения, что также порождает пульсации при удачном угле обзора.

«Великолепная семерка» — это группа одиночных нейтронных звезд, находящихся на расстоянии до 500 парсек, что по галактическим меркам достаточно близко. Все эти объекты наблюдаются как рентгеновские пульсары, поэтому они также называются XDINS (X-ray Dim Isolated Neutron Stars — рентгеновские тусклые уединенные нейтронные звезды, но «тусклые» в данном случае относится не к рентгеновскому диапазону).

«Семерка» представляет одну из наилучших возможностей для изучения атмосфер нейтронных звезд, их вращения и замедления, остывания и много другого. На текущий момент самым важным фундаментальным вопросом в физике нейтронных звезд является уравнение состояния вещества в их недрах, то есть зависимость давления от плотности в сверхъядерной области. Один из способов узнать это уравнение — измерить одновременно радиус и массу нейтронных звезд. Радиус в случае чисто чернотельного излучения можно определить на основе температуры и измеряемого потока, а объекты «Семерки» как раз обладают доказанным чернотельным спектром в рентгеновской области.

В работе международного коллектива ученых с участием двух исследователей из России (Александра Потехина из ФТИ им. Иоффе и Валерия Сулейманова из Казанского университета и Института астрономии и астрофизики в Тюбингене) описываются рентгеновские наблюдения пульсара PSR J0726−2612 при помощи космического телескопа XMM–Newton. Авторы подтвердили тепловую природу рентгеновского излучения данного тела, которое можно описать суммой двух чернотельных источников с температурой 0,074 кэВ и 0,12 кэВ и радиусами 10,4 километра и 0,5 километра соответственно. Эти данные можно объяснить как наблюдения менее нагретой всей поверхности пульсара и отдельного горячего пятна на нем.

Новые наблюдения также позволили значительно уточнить параметры звезды. В частности, межзвездное поглощение оказалось в 10 раз меньше, чем предполагалось ранее на основе измерений меры дисперсии. Это говорит о том, что PSR J0726−2612 расположен гораздо ближе, чем считалось, вполне вероятно, что расстояние до него составляет около килопарсека. В спектре также были найдены линии поглощения, которые могут быть связаны с движением заряженных частиц в магнитном поле. В данном случае авторы склоняются к интерпретации, что частицами являются протоны. Если это так, то можно вычислить напряженность поля, которая получается на уровне 5 × 1013 гаусс.

Авторы заключают, что изученный объект действительно очень сильно напоминает звезды «Великолепной семерки». К похожим параметрам относятся период вращения, производная периода, величина магнитного поля, параметры циклотронной линии поглощения, возраст, светимость, соотношение энерговыделения к потерям энергии вращения и некоторые другие. Однако из текущих наблюдений нельзя с достаточной точностью восстановить углы между лучом зрения и осями магнитного поля и вращения для однозначного вывода, что именно эффекты ориентации ответственны за отсутствие радиоизлучения у звезд «Семерки», хотя это является основной гипотезой на данный момент.

В этом году ученые нашли самую массивную нейтронную звезду, которая тяжелее Солнца в 2,17 раз. Также недавно удалось доказать охлаждение нейтронной звезды за счет излучения нейтрино. Главным событием последних лет в этой области стала одновременная регистрация гравитационных волн и электромагнитного излучения от слияния нейтронных звезд. О важности этого события мы писали в материале «Рождение золота».

Тимур Кешелава

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.