Астрономы построили согласованную с наблюдениями модель образования пульсаров–«черных вдов» с очень легкой звездой–компаньоном, масса которой менее 0,01 массы Солнца. По мнению ученых такие системы представляют результат эволюции ультракомпактной рентгеновской двойной, содержащей He–звезду и раскрученный за счет аккреции миллисекундный пульсар, который активно испаряет вещество звезды–компаньона потоками частиц и излучения. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.
Нейтронные звезды рождаются быстро вращающимися вокруг собственной оси, однако по мере своей эволюции постепенно замедляются, переставая активно генерировать радиоизлучение. Тем не менее, они способны вновь раскрутиться до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества со звезды–компаньона в двойной системе. Поверхностное магнитное поле нейтронной звезды будет уменьшаться при этом с 1012 до 108–109 гауссов, однако механизм распада поля до сих пор неясен.
Затменные миллисекундные пульсары характеризуются периодом обращения в двойной системе от 0,1 до 1 дня и разделяются на два основных типа — «черные вдовы» (масса компаньона составляет менее 0,05 массы Солнца) и «австралийские вдовы» (масса компаньона составляет от 0,1 до 1 массы Солнца). Такие названия они получили в честь двух видов пауков, так как разрушают своих маломассивных компаньонов за счет пульсарного ветра и высокоэнергетического излучения. Подобные системы представляют для астрофизиков интересные цели для изучения эволюционного пути систем с нейтронными звездами, в частности, предполагается, что «черные вдовы» могут быть звеном между аккрецирующими рентгеновскими пульсарами и изолированными миллисекундными пульсарами.
Любопытно, что «черные вдовы» сами делятся на две группы. У первого подтипа масса компаньона составляет 0,01–0,05 массы Солнца, что можно объяснить абляцией вещества звезды главной последовательности за счет пульсарного ветра, в то время как второй подтип характеризуется массой компаньона менее 0,01 массы Солнца, что уже плохо объяснимо в рамках стандартных моделей.
Группа астрономов во главе с Юньланем Гуо (Yunlang Guo) из обсерватории Юньнань Китайской академии наук опубликовала результаты моделирования долговременной эволюции систем, где нейтронная звезда аккрециирует вещество He–звезды (у которой фотосфера богата гелием), которые проходят фазу ультракомпактной рентгеновской двойной, при помощи кода звездной эволюции MESA. Их целью было проследить механизм образования «черных вдов», у которых масса звезды-компаньона составляет менее 0,01 массы Солнца. В моделях масса нейтронной звезды не менялась и составляла 1,4 массы Солнца, однако менялись орбитальные периоды системы и начальные массы звезды-компаньона (0,32−0,6 массы Солнца). Модель не учитывала влияние магнитного торможения и потерю углового момента звездой за счет абляции. Результаты моделирования сравнивались с данными наблюдений за пульсарами PSR J1719–1438, J2322–2650 и J1311–3430.
Оказалось, что модель ультракомпактной рентгеновской двойной с He-звездой действительно объясняет появление пульсаров–«черных вдов» с очень маломассивным компаньоном. Такие системы могут быть потенциальными прародителями изолированных миллисекундных пульсаров. Масса звезды–компаньона может уменьшиться за счет влияния пульсара до 0,001 или даже 10−5 массы Солнца за Хаббловское время. В процессе испарения радиус звезды–компаньона увеличивается по мере уменьшения массы, а орбита системы будет постепенно расширяться. Ученые также отмечают, что системы типа «австралийских вдов» не могут быть прародителями «черных вдов» с очень маломассивным компаньоном, а оба подтипа «черных вдов» имеют разные каналы формирования.
Ранее мы рассказывали о том, как распределенные вычисления на компьютерах добровольцев помогли найти новый пульсар–«черную вдову».
Александр Войтюк
Это явление замечено впервые
Гамма-всплеск GRB221009A, ставший самым ярким за всю историю наблюдений, вызвал впервые наблюдавшиеся сильные возмущения в верхней ионосфере Земли. Они объясняются масштабным процессом фотоионизации частиц в земной атмосфере высокоэнергетическими гамма-квантами. Статья опубликована в журнале Nature Communications. Гамма-всплески представляют собой наиболее яркие вспышки электромагнитного излучения во Вселенной, которые возникают при слияниях компактных объектов или при взрывах сверхновых. Они могут вызывать возмущения ионосферы Земли, увеличивая степень ее ионизации, что способствует истощению стратосферного озона. Впервые влияние гамма-всплесков на земную ионосферу заметили 1 августа 1983 года, когда был обнаружен очень яркий всплеск, приведший к изменению амплитуды радиосигналов очень низкой частоты, что связывалось с возмущениями нижней части ионосферы. За последние несколько десятилетий регистрировалось, в среднем, более одного гамма-всплеска в день, однако сильная реакция на подобные события со стороны ионосферы наблюдалась редко и не в верхних слоях ионосферы (выше 350 километров). Группа астрономов во главе с Мирко Пьерсанти (Mirko Piersanti) из Университета Л’Акуилы сообщила, что впервые обнаружила возмущения в верхней ионосфере Земли, вызванные гамма-всплеском. Они связаны с гамма-всплеском GRB221009A и были обнаружены путем анализа данных наблюдений космических телескопов Swift1, Fermi, MAXI, AGILE и INTEGRAL, околоземного спутника CSES-01 и международной наземной сети INTERMAGNET. GRB 221009A зафиксирован 9 октября 2022 года в созвездии Стрельца и стал самым ярким гамма-всплеском за все время наблюдений. Излучение шло до Земли 1,9 миллиарда лет и породило рентгеновское эхо, а необычные свойства всплеска объяснили структурированным джетом. Всплеск вызвал сильные возмущения не только в нижней, но и в верхней ионосфере Земли, на высоте 507 километров. Это проявилось в значительном увеличении общей плотности электронов в ионосфере и сильном изменении электрического поля ионосферы, связанного с изменением ее проводимости, так как гамма-всплеск увеличил плотность ионосферной плазмы за счет масштабного процесса фотоионизации. Динамика этих процессов коррелировала с временем прихода всплеска, что позволяет их надежно связать. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл» не нашли яркой сверхновой от рекордно яркого гамма-всплеска.