Завдяки якісній спостережній кампанії із залученням 12 телескопів як на Землі, так і в космосі, серед яких були й три інструменти Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO), астрономи виявили дивну поведінку пульсара, «мертвої» зорі з надшвидким обертанням. Відомо — цей таємничий об’єкт майже постійно перемикається між двома режимами яскравості, що досі було загадкою. Але тепер астрономи виявили: таке перемикання спричиняють раптові викиди речовини з пульсара протягом дуже коротких періодів часу.
«Ми були свідками надзвичайних космічних подій, коли величезна кількість матерії, схожої на космічні гарматні ядра, запускається в космос протягом дуже короткого проміжку часу в десятки секунд від маленького, щільного небесного об’єкта, що обертається з неймовірно високою швидкістю», — сказала Марія Крістіна Баґліо (Maria Cristina Baglio), дослідник Нью-Йоркського університету Абу-Дабі, пов’язаного з Італійським національним інститутом астрофізики (Italian National Institute for Astrophysics, INAF), перший автор статті, опублікованої в Astronomy & Astrophysics.
Пульсар — це нейтронна зоря з сильним магнітним полем, що швидко обертається навколо власної осі, і яка надсилає в космос промінь електромагнітного випромінювання. Він пронизує космічний простір, як промінь маяка, котрий сканує навколишнє середовище. Це випромінювання астрономи реєструють тоді, коли промінь потрапляє на лінію зору, спрямовану на Землю. У такому разі можна фіксувати пульсації яскравості зорі, якщо її видно з нашої планети.
PSR J1023+0038, або скорочено J1023, є особливим типом пульсара з дивною поведінкою. Розташований на відстані приблизно 4500 світлових років від нас у напрямку сузір’я Секстана, він обертається навколо іншої зорі на близькій до неї відстані. Протягом останнього десятиліття пульсар активно перетягував речовину від свого супутника, яка накопичувалася в диску навколо пульсара і повільно спадала на його поверхню.
Відтоді, як почався цей процес накопичення матерії, промінь «маяка» практично зник, і пульсар почав неперервно перемикатися між двома режимами. У «високому» режимі пульсар випромінює яскраве рентгенівське, ультрафіолетове та видиме світло, тоді як у «низькому» режимі він тьмяніший на цих частотах і випромінює більше радіохвиль. Пульсар може залишатися в кожному режимі протягом декількох секунд або хвилин, а потім переходити в інший режим всього за кілька секунд. Це перемикання досі спантеличувало астрономів.
«Щоб зрозуміти поведінку цього пульсара, нашу безпрецедентну спостережну кампанію ми виконали за допомогою дюжини передових наземних і космічних телескопів», — зазначив Франческо Коті Зелаті (Francesco Coti Zelati), дослідник з Інституту космічних наук в Барселоні, Іспанія, співавтор статті. Серед них були Дуже великий телескоп (Very Large Telescope, VLT) ESO і Телескоп нової технології (New Technology Telescope, NTT) ESO, які виявляли видиме та ближнє інфрачервоне світло, а також Велика міліметрова/субміліметрова антена Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA). Її Європейська південна обсерваторія використовує на умовах партнерства з іншими установами. Протягом двох ночей у червні 2021 року науковці спостерігали, як система здійснила понад 280 перемикань між високим і низьким режимами.
«Ми виявили, що перемикання режимів відбувається через складну взаємодію між вітром від пульсара, потоком високоенергетичних частинок, що надходить від пульсара, і речовиною, яка падає на пульсар», — сказав Коті Зелаті, який також пов’язаний з INAF.
У низькому режимі речовина тече до пульсара у вигляді вузького струменя, перпендикулярного диску. Поступово ця речовина накопичується все ближче й ближче до пульсара, і у якийсь момент її вражає вітер, що дме від зорі. Це спричиняє нагрівання матерії і система починає працювати у високому режимі: яскраво світиться в рентгенівському, ультрафіолетовому та видимому світлі. Зрештою, пульсар через дію вітру видаляє згустки гарячої речовини вздовж струменя, що йде від нього, і з меншою кількістю гарячої матерії в диску система світиться менш яскраво, перемикаючись назад у низький режим.
Хоча це відкриття розкрило таємницю дивної поведінки J1023, астрономам ще є про що дізнатися, вивчаючи цю унікальну систему. Тому телескопи ESO й надалі допомагатимуть астрономам спостерігати за цим незвичайним пульсаром. Зокрема, Надзвичайно великий телескоп ESO (Extremely Large Telescope, ELT), який зараз будують в Чилі, дасть змогу мати безпрецедентний огляд механізмів перемикання J1023. «ELT дасть нам змогу отримати головну інформацію про кількість, розподіл, динаміку та енергетику речовини, що міститься навколо пульсара й впливає на перемикання режимів», — підсумував Серхіо Кампана (Sergio Campana), директор з досліджень обсерваторії Брера INAF та співавтор дослідження.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
