Когда массивные звезды достигают конца своего жизненного цикла, они взрываются в массивной сверхновой и выбрасывают большую часть своего материала. Остался «миллисекундный пульсар», сверхплотная, сильно намагниченная нейтронная звезда, которая быстро вращается и испускает пучки электромагнитного излучения. В конце концов, эти звезды теряют свою энергию вращения и начинают замедляться, но они могут снова ускориться с помощью спутника.
Согласно недавнему исследованию, международная команда ученых засвидетельствовала это редкое событие, наблюдая ультра-медленный пульсар, расположенный в соседней Галактике Андромеды (XB091D). Результаты их исследования показали, что этот пульсар ускоряется в течение последнего миллиона лет, что, вероятно, является результатом захваченного спутника, который с тех пор восстанавливает свою высокую скорость вращения.
Обычно, когда пульсары спариваются с обычной звездой, результатом является двойная система, состоящая из пульсара и белого карлика. Это происходит после того, как пульсар снимает внешние слои звезды, превращая ее в белого карлика. Материал из этого внешнего слоя затем образует аккреционный диск вокруг пульсара, который создает «горячую точку», которая ярко излучается в рентгеновском спектре, и где температура может достигать миллионов градусов.
Группу возглавлял Иван Золотухин из Астрономического института им. Штернберга Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (МГУ), в состав которого входили астрономы из Университета Тулузы, Национального института астрофизики (INAF) и Смитсоновской астрофизической обсерватории. Результаты исследования были опубликованы в Астрофизический Журнал под названием «Самый медленный вращающийся рентгеновский пульсар во внегалактическом шаровом скоплении».
Как они заявляют в своей статье, обнаружение этого пульсара стало возможным благодаря данным, собранным космической обсерваторией XMM-Newton за 2000-2013 годы. За это время XMM-Newton собрала информацию о примерно 50 миллиардах рентгеновских фотонов, которые астрономы из МГУ им. Ломосова объединили в открытую онлайн-базу данных.
Эта база данных позволила астрономам ближе познакомиться со многими ранее обнаруженными объектами. Это включает XB091D, пульсар с периодом секунд (он же «второй пульсар»), расположенный в одном из старейших шаровых звездных скоплений в галактике Андромеды. Однако найти рентгеновские снимки, которые позволили бы им охарактеризовать XB091D, было нелегкой задачей. Как объяснил Иван Золотухин в пресс-релизе МГУ:
«Детекторы на XMM-Newton регистрируют только один фотон от этого пульсара каждые пять секунд. Поэтому поиск пульсаров среди обширных данных XMM-Newton можно сравнить с поиском иголки в стоге сена. Фактически, для этого открытия нам пришлось создать совершенно новые математические инструменты, которые позволили бы нам искать и извлекать периодический сигнал. Теоретически, есть много приложений для этого метода, в том числе вне астрономии ».
Основываясь на 38 наблюдениях XMM-Newton, команда пришла к выводу, что этот пульсар (который был единственным известным пульсаром такого рода за пределами нашей галактики в то время) находится на самых ранних стадиях «омоложения». Короче говоря, их наблюдения показали, что пульсар начал ускоряться менее 1 миллиона лет назад. Этот вывод основывался на том факте, что XB091D - самый медленный вращающийся пульсар глобулярного скопления, открытый на сегодняшний день.
Нейтронная звезда совершает один оборот за 1,2 секунды, что более чем в 10 раз медленнее, чем у предыдущего рекордсмена. По данным, которые они наблюдали, они также смогли охарактеризовать окружающую среду вокруг XB091D. Например, они обнаружили, что пульсар и его двойная пара расположены в чрезвычайно плотном шаровом скоплении (B091D) в Галактике Андромеды - на расстоянии около 2,5 миллионов световых лет.
Этому скоплению, по оценкам, 12 миллиардов лет, и он содержит миллионы старых слабых звезд. Между тем, его спутником является звезда массой 0,8, а сама двойная система имеет период вращения 30,5 часов. По их оценкам, примерно через 50 000 лет пульсар будет ускоряться достаточно, чтобы снова иметь период вращения, измеряемый в миллисекундах, то есть миллисекундный пульсар.
Интересно, что расположение XB910D в этом обширном регионе звезд со сверхвысокой плотностью позволило ему захватить спутника около 1 миллиона лет назад и начать процесс «омоложения» в первую очередь. Как пояснил Золотухин:
«В нашей галактике такие медленные рентгеновские пульсары не наблюдаются в 150 известных шаровых скоплениях, потому что их ядра недостаточно велики и плотны, чтобы образовывать близкие двойные звезды с достаточно высокой скоростью. Это указывает на то, что ядро кластера B091D с чрезвычайно плотным составом звезд в XB091D намного больше, чем у обычного скопления. Итак, мы имеем дело с большим и довольно редким объектом - с плотным остатком маленькой галактики, которую когда-то пожирала галактика Андромеды. Плотность звезд здесь, в области, которая составляет около 2,5 световых лет в поперечнике, примерно в 10 миллионов раз выше, чем в окрестностях Солнца ».
Благодаря этому исследованию и математическим инструментам, разработанным командой, чтобы найти его, астрономы, вероятно, смогут вернуться ко многим ранее обнаруженным объектам в ближайшие годы. В этих массивных наборах данных может быть много примеров редких астрономических событий, просто ожидающих, чтобы их засвидетельствовали и должным образом охарактеризовали.
Дальнейшее чтение: Астрофизический журнал, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
