Двойному пульсару предсказали полвека радиомолчания

Gregory Desvignes / MPIfR Bonn, Paris Observatory

Астрофизики предсказали исчезновение радиоизлучения от двойного пульсара PSR J1906+0746 около 2028 года. Это связано с релятивистской прецессией, из-за которой ось вращения звездного остатка испытывает колебания. Вновь этот объект будет наблюдаться как пульсар не раньше 2070 года. Подтверждение данного предсказания может стать очередным доказательством теории гравитации Альберта Эйнштейна, пишут авторы в журнале Science.

Пульсар — это космический источник периодических сигналов, быстровращающаюся нейтронная звезда, излучение которой исходит с магнитных полюсов. Такие объекты появляются как одна из возможных конечных стадий эволюции массивных звезд. Они представляют собой чрезвычайно плотные остатки звездных ядер, которые по массе соответствуют одному или двум Солнцам, но при этом в диаметре составляют порядка 10 километров.

Экстремальные параметры пульсаров ставят их на второе место после черных дыр (за исключение гипотетических кварковых звезд) по силе проявления эффектов общей теории относительности (ОТО) — теории гравитации Альберта Эйнштейна. В частности, различные связанные с искривлением пространства-времени феномены относительно легко изучать именно на примере пульсаров.

Самыми удобными объектами являются двойные пульсары, то есть пульсары в двойных системах с другими звездами, обращающиеся вокруг центров масс. В таком случае помимо релятивистских процессов вблизи поверхности тел появляются процессы, связанные с их движением и взаимодействием. В частности, двойные пульсары излучают гравитационные волны, которые уносят заметное количество энергии их орбитального движения, что приводит к постепенному сближению тел.

Одно из проявлений ОТО, непосредственно связанное с искривлением пространства-времени, называется геодезической прецессией. Математически оно связано с тем, что при движении в искривленном пространстве перенос вектора по замкнутому контуру приводит к его несовпадению с исходным положением. Физически это можно реализовать при помощи гироскопов, совершающих обороты вокруг массивного тела.

Геодезическая прецессия хорошо измерена в случае слабого поля, когда релятивистские поправки к гравитации Ньютона очень малы. В частности, такие измерения проводил искусственный спутник Земли Gravity Probe-B. Подобные наблюдения в сильных гравитационных полях возможны как раз в случае двойных пульсаров. Однако из-за сравнимой массы объектов эффекты оказываются сложнее, поэтому им дали другое наименование — релятивистская прецессия спинов (relativistic spin-precession).

Астрономы из Германии, Великобритании, Китая, Нидерландов, Канады и Франции выяснили, что у двойного пульсара PSR J1906+0746 как раз подходящие параметры для проверки моделей релятивистской прецессии спинов. Ученые наблюдали этот объект с 2012 по 2018 годы и добавили к этой информации архивные данные с 1998 по 2009 годы. Оказалось, что в разные эпохи наблюдения у данного пульсара было видно как два импульса, так и один.

Авторы считают, что это связано с изменением ориентации звезды из-за релятивистской прецессии. В начале наблюдений Земля оказывалась в конусе излучения обоих полюсов пульсара, но из-за постоянного смещения оси вращения к концу 2016 года радиосигналы одного из них перестали попадать к нам. Эти данные позволили ученым с точностью в несколько процентов определить основные параметры системы и построить модель ее эволюции. В частности, удалось оценить углы раствора пучков излучения, которые составили порядка 20 градусов.

На основе полученных результатов авторы предсказывают, что около 2028 года оба луча перестанут пересекать луч зрения земного наблюдателя, и потому объект перестанет проявлять себя как пульсар. Но нейтронная звезда не прекратит вращаться и испытывать релятивистскую прецессию, поэтому один из лучей должен будет вновь регистрироваться на Земле около 2070 — 2090 года, а второй — в период от 2085 до 2105 года. Подтверждение этих предсказаний станет очередной проверкой ОТО, но в данном случае это будет трудно изучаемый эффект сильного гравитационного поля.

Ранее сообщалось, что «Великолепная семерка» близких одиночных нейтронных звезд пополнилась радиогромким пульсаром. Кроме того, астрофизикам удалось обнаружить пульсар с самой маленькой орбитой и самый яркий пульсар во Вселенной.

Тимур Кешелава

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.