Выбросы плазмы связали с переключением уровней активности переходных миллисекундных пульсаров
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.
После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее).
В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются.
Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST.
PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска.
Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу.
Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности.
Они могут быть источником солнечного ветра
Солнечный зонд Solar Orbiter обнаружил множество небольших джетов в пределах корональной дыры на Солнце, живущих до ста секунд. По мнению ученых, такие джеты могут возникать из-за магнитного пересоединения и генерировать достаточно высокотемпературной плазмы, чтобы поддерживать солнечный ветер. Статья опубликована в журнале Science. Солнечный ветер представляет собой непрерывный поток плазмы, покидающей Солнце и пронизывающей всю гелиосферу. За быстрый солнечный ветер (со скоростью более 500 километров в час) могут быть ответственны крупные корональные дыры (в основном полярные), где линии магнитного поля разомкнуты. Небольшие корональные дыры, образующиеся вблизи активных областей на Солнце, могут быть источниками более медленного ветра. Однако физическое происхождение и механизмы ускорения солнечного ветра не до конца ясны, он может быть связан с процессами диссипации волн и турбулентностью или пересоединением магнитных силовых линий в основании короны Солнца. Одним из источников плазмы солнечного ветра могут быть джеты и шлейфы, наблюдаемые в переходной области Солнца. Лакшми Прадип Читтой (Lakshmi Pradeep Chitta) вместе с коллегами из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка опубликовали результаты наблюдений за корональной дырой недалеко от южного полюса Солнца 30 марта 2022 года, проведенных в ультрафиолетовом диапазоне при помощи камеры Extreme Ultraviolet Imager космического аппарата Solar Orbiter. Ученые обнаружили ряд мелкомасштабных (шириной около 200-400 километров) джетов, те из них, которые находились темных частях корональной дыры, обладали линейной или Y-образной морфологией. Другие, которые наблюдались вблизи изолированного яркого шлейфа внутри корональной дыры, Y-образной морфологии не имели. Джеты существовали от 20 до 100 секунд. Регистрировалось также более слабое излучение с морфологией, напоминающей вуаль, которое демонстрирует явное истечение наружу по всей корональной дыре. Предполагается, что мелкомасштабные джеты могут быть аналогами истечений из корональных дыр, выявленных ранее, а Y-образные джеты, вызываемые пересоединением открытых и замкнутых силовых линий магнитного поля, и характеризуемые скоростями истечения плазмы до 100 километров в секунду, могут направлять часть или все вещество из джетоподобных структур вдоль открытых силовых линий магнитного поля корональной дыры, питая солнечный ветер. Ранее мы рассказывали о том, как Solar Orbiter увидел плазменного «ежа» на Солнце.
