Радиотелескоп MeerKAT отыскал необычно медленный радиопульсар

Наземный радиотелескоп MeerKAT обнаружил новый радиопульсар с уникальными свойствами. Период вращения PSR J0901-4046 составляет почти 76 секунд, он генерирует семь различных типов радиоимпульсов и доказывает своим существованием факт наличия сверхдолгопериодических нейтронных звезд, излучающих в радиодиапазоне. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Радиопульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, которые порождают узконаправленные пучки когерентного радиоизлучения, генерируемые высокоэнергетическими частицами в областях выше магнитных полюсов. Если поток излучения от пульсара попадает на Землю, то наблюдатель будет видеть периодические вспышки излучения. Периоды вращения подобных объектов могут составлять от нескольких миллисекунд до десятков секунд, они делятся на различные классы (например вращающиеся радиотранзиенты, миллисекундные пульсары и магнитары) в зависимости от их наблюдаемых свойств. Считается, что чем старше пульсар, тем медленнее он вращается и тем больше будет падать эффективность процессов генерации радиоизлучения, кроме того, сделать пульсар радиотихим могут сверхсильные магнитные поля.

Группа астрономов во главе с Манишей Калеб (Manisha Caleb) из Сиднейского университета сообщила об обнаружении нового пульсара PSR J0901-4046, свойства которого оказались крайне необычными. Открытие первого радиоимпульса от пульсара было случайным и произошло 27 сентября 2020 года, когда наземный радиотелескоп MeerKAT вел наблюдения на частоте 1284 мегагерц за массивной рентгеновской двойной системой Vela X-1 в рамках проектов MeerTRAP и ThunderKAT. Дальнейший анализ данных MeerTRAP, относящихся к периоду до момента регистрации первого радиоимпульса, выявил ряд более широких, но при этом слабых импульсов, которые были упущены из виду системой детектирования одиночных импульсов в реальном времени. В общей сложности было идентифицировано 14 радиоимпульсов, которые были равномерно распределены во временном масштабе 30 минут.

PSR J0901-4046 характеризуется необычно длинным периодом вращения, который составляет 75,88 секунды. Его возраст был оценен в 5,3 миллиона лет, а напряженность магнитного поля вблизи поверхности нейтронной звезды составляет 1,3×10¹⁴ гауссов в предположении дипольной конфигурации. Пульсар находится в остатке сверхновой в галактике-спутнике Млечного Пути Малом Магеллановом Облаке, на расстоянии около двухсот тысяч световых лет от Солнца.

Характер радиоизлучения пульсара совершенно не похож на свойства излучения от известных радиопульсаров. PSR J0901-4046 порождает семь различных типов импульсов: нормальные, квазипериодические, однопиковые, двухпиковые, частично обнуляющиеся (провалы в излучении), с расщепленными пиками и тройными пиками. На диаграмме «Период вращения–производная периода вращения» PSR J0901-4046 находится за «линией смерти» — пульсары в этой области не могут поддерживать обильное образование электрон-позитронных пар непосредственно над полярной шапкой звезды во внутренней магнитосфере, что необходимо для поддержания наблюдаемого уровня радиоизлучения.

Открытие PSR J0901-4046 бросает вызов текущему пониманию того, как пульсары эволюционируют и генерируют радиоизлучение, а также доказывает факт существования сверхдолгопериодических нейтронных звезд, предполагая возможную связь сильно намагниченных нейтронных звезд, сверхдолгопериодических магнитаров и быстрых радиовсплесков. Кроме того, ученые предполагают, что в Млечном Пути гораздо больше нейтронных звезд, чем считалось ранее исходя из известной популяции пульсаров.

Ранее мы рассказывали о том, как далекая галактика оказалась самым ярким внегалактическим пульсаром и как ученым впервые попался надежный кандидат в белый карлик-пульсар.

Александр Войтюк