Астрономы, используя орбитальную обсерваторию Европейского космического агентства «Integral» и космический рентгеновский телескоп «XMM-Newton» обнаружили быстро вращающиеся «миллисекундные пульсары», которые выполняют роль «посредника» между рентгеновскими лучами и радиоволнами.
Пульсары представляют собой вращающиеся намагниченные нейтронные звёзды – мертвые ядра массивных звёзд, которые являются результатами взрывов, преобразовавших их в сверхновые. Во время вращения пульсары уносят импульс от электромагнитного излучения с периодичностью в несколько сотен раз за секунду, словно лучи от маяка. Следовательно, период вращения нейтронных звёзд может быть столь же коротким как несколько миллисекунд.
Пульсары классифицированы в зависимости от того, источником какого излучения они являются. Например, радио-пульсары являются источником радиоизлучения и «питаются» вращением их магнитного поля, в то время как рентгеновские пульсары подпитываются материалами аккреции сопутствующих звёзд.
Теория предполагает, что изначально медленно вращающиеся нейтронные звёзды постепенно ускорялись по мере аккумуляции на них материи от окружающих их звёзд. Как только материя попадает на поверхность нейтронной звезды, она начинает стремительно нагреваться, в результате чего и происходит испускание рентгеновских лучей. Спустя миллиард лет темпы аккреции падают и пульсары, как полагали учёные, начинают испускать радио-импульс с периодом ращения всего в несколько миллисекунд. Астрономы предполагали, что существует некая промежуточная фаза, в которой пульсар, словно качеля, переходил то к рентгеновским лучам то к радиоволнам. Но до сих пор у учёных не было прямых неопровержимых доказательств существования такой транзитной фазы.
Благодаря орбитальной обсерватории «Integral» и космическому телескопу «XMM-Newton», наряду с последними наблюдениями спутника «Swift», рентгеновской обсерватории НАСА «Chandra» и радиотелескопов наземного базирования, учёные наконец смогли зафиксировать, когда пульсар видоизменяется между двумя эволюционными фазами.
По словам Alessandro Papitto из Institute of Space Sciences в Барселоне (Испания), проводившего исследования, результаты которых опубликованы в журнале Nature, он чрезвычайно рад тому, что поиски недостающего звена в эволюции пульсаров наконец увенчались успехом. Papitto получил неопровержимые подтверждения того, как всего за несколько недель пульсар, «питающийся» аккрецией рентгеновского излучения, «сменил рацион» и стал источником радиоизлучения.
Астрономический объект, идентифицированный, как IGR J18245-2452, был изначально обнаружен в рентгеновских лучах 25 марта 2013 года в шаровом звёздном скоплении М28, находящемся в созвездии Стрельца.
Наблюдения XMM-Newton определили период вращения пульсара, который был равен 3,9 миллисекундам. Это означало, что он вращался вокруг своей оси более 250 раз за секунду, подтверждая, что IGR J18245-2452 относится к рентгеновским миллисекундным пульсарам. Но сравнения его периода вращения с другими ключевыми особенностями прочих пульсаров в М28 показали, что IGR J18245-2452 по характеристикам похож на другой пульсар, который изучали в 2006 году, но в радиодиапазоне.
Изначально астрономы расценили, что это были разные пульсары. Но наблюдения рентгеновских телескопов всё расставили на свои места. Учёные не ожидали, что изменения пульсара произойдут всего за несколько недель наблюдений.
Enrico Bozzo из University of Geneva (Швейцария) отмечает, что он и его коллеги думали, что подобного рода изменения происходят раз на миллиард лет, в действительности оказалось, что миллисекундный пульсар, словно качеля – переходит то в состояние радио-пульсара, то становится рентгеновским пульсаром.
Несмотря на то, что подобного рода трансформации, происходили быстрее, нежели изначально предполагалось, — не раз на миллиард лет, а каждые несколько недель, теория относительно процессов аккреции по-прежнему остается актуальной.
Когда приток материала от соседней звезды становится более интенсивным, высокая плотность вещества «отключает» радиоизлучение и пульсар виден только через рентгеновские лучи, испускаемые от нагревающегося на его поверхности материала. И наоборот – когда приток материала уменьшается, то магнитное поле расширяется, возобновляя радиоизлучение.
Norbert Schartel, научный сотрудник XMM-Newton Project Scientist подытоживает, что хотя астрономам и потребовалось много времени, дабы сделать это открытие, учёные полагают, что пульсары в таких бинарных системах встречаются довольно часто.
