Астрономы определили механизм затмений радиоизлучения пульсаров-«черных вдов»

Dana Berry / NASA Goddard Space Flight Center

Астрономы при помощи наземного радиоинтерферометра uGMRT впервые смогли с большой точностью определить физический механизм затмения радиоизлучения миллисекундных пульсаров в компактных двойных системах. Им стало синхротронное поглощение радиоизлучения релятивистскими электронами в намагниченном веществе звезды-компаньона, уносимом с нее пульсарным ветром. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Миллисекундные пульсары — это быстровращающиеся нейтронные звезды, которые раскрутились до периодов вращения в несколько миллисекунд за счет аккреции вещества со звезды-компаньона, при этом постепенно разрушая ее за счет пульсарного ветра и высокоэнергетического излучения. Из-за этого подобные объекты получили название «черные вдовы» — по аналогии с видом земных пауков.

Пульсары-«черные вдовы», которые находятся на близких (период обращения менее 10 часов) орбитах к своим маломассивным (менее 0,1 массы Солнца) компаньонам, очень важны для астрофизиков, так как позволяют изучить процессы формирования миллисекундных пульсаров. Многие из таких объектов демонстрируют затмение радиоизлучения, когда звезда-компаньон приближается к линии прямой видимости для земного наблюдателя, причем степень затмения радиоимпульсов пульсара связаны с его частотой. Это явление известно с 1980-х годов, но его точная природа до сих пор не выяснена — затмения может создавать вещество, сорванное пульсарным ветром со звезды-компаньона, или материал самого пульсарного ветра.

Группа астрономов во главе с Дебоджоти Кансабаником (Devojyoti Kansabanik) из Национального центра радиоастрофизики в Пуне опубликовала результаты исследований миллисекундного пульсара PSR J1544+4937, открытого при помощи радиотелескопа GMRT в 2013 году и входящего в двойную систему с периодом обращения компонентов 2,9 часа. Ученые использовали данные наблюдений за пульсаром, полученные при помощи радиоинтерферометра uGMRT в феврале и апреле 2018 года для построения моделей, которые описывали бы механизм затмений. Особенностью работы стали высокая точность наблюдений и широкий диапазон используемых частот (от 300 до 850 мегагерц) — большинство предыдущих исследований ограничивалось наблюдениями в узкой полосе частот.

Исследователи установили, что наблюдаемые частотно-зависимые затмения PSR J1544 + 4937 могут быть хорошо объяснены синхротронным поглощением радиоизлучения релятивистскими электронами, в то время как другие механизмы, такие как циклотронное поглощение, не могут объяснить наблюдения. Это означает, что затмения вызывает намагниченное вещество звезды-компаньона, уносимое с нее пульсарным ветром. Зависимость от напряженности магнитного поля синхротронного поглощения позволила ученым оценить напряженность магнитного поля среды, где происходят затмения — примерно 13 гауссов.

Ученые надеются, что использованная ими методика применима к другим миллисекундным двойным пульсарам и позволит определить, одинаковы ли в разных системах механизмы затмений, а также оценить свойства пульсарного ветра и магнитного поля звезд-компаньонов.

Ранее мы рассказывали о том, как распределенные вычисления на компьютерах добровольцев помогли найти новый пульсар-«черную вдову».

Александр Войтюк

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.