/1 Новости: Астрофизики Московского университета изучили «омолаживающийся» пульсар в соседней галактике: ГАИШ
55°42'4''с.ш.,    37°32'33''в.д.,    194м
English version English
ГАИШ. Фото А. Юферева
Наука
Электронные ресурсы
Советы
Образование
Наблюдательные базы
Астрофизики Московского университета изучили «омолаживающийся» пульсар в соседней галактике
18.05.2017

Астрофизики Московского университета изучили «омолаживающийся» пульсар в соседней галактике

Ученые МГУ публикуют результаты исследования уникального сверхмедленного пульсара XB091D. Эта нейтронная звезда получила пару лишь миллион лет назад и с тех пор медленно восстанавливает свое быстрое вращение. Молодой пульсар расположен в одном из древних шаровых звездных скоплений галактики Андромеды, указывая, что в прошлом оно само было карликовой галактикой.



Самый медленный рентгеновский пульсар обнаружен в одном из шаровых звездных скоплений в галактике Андромеды. Этот объект представляет собой маленькую, но очень плотную нейтронную звезду, которая стягивает вещество со звезды-компаньона. Падающий газ образует горячее и яркое пятно на поверхности пульсара, которое создает эффект пульсаций света наподобие маяка, поскольку нейтронная звезда совершает оборот каждые 1,2 секунды. Иллюстрация А. Золотова.

Массивные молодые звезды погибают, взрываясь яркими сверхновыми. При этом их внешние оболочки отбрасываются, а ядро сжимается, превращаясь обычно в компактную и сверхплотную нейтронную звезду. Сильно намагниченные, они быстро вращаются, делая сотни оборотов в секунду, однако теряют энергию вращения и замедляются, испуская узкие потоки частиц. Они создают направленное радиоизлучение, которое периодически может устремляться на Землю, создавая эффект регулярно пульсирующего источника, чаще всего миллисекундного.

«Вернуть молодость» пульсару и снова ускорить его вращение может встреча с обычной звездой. Образовав с ней устойчивую пару, нейтронная звезда начинает перетягивать ее вещество, образуя вокруг себя раскаленный аккреционный диск. Ближе к самой нейтронной звезде диск разрывается магнитным полем звезды, и поток материи падает на нее, образуя «горячее пятно» – температура здесь достигает миллионы градусов, и вещество излучает свет в рентгеновском диапазоне. Вращаясь, нейтронная звезда вспыхивает рентгеновским пульсаром, как маяк, а продолжающее падать на нее вещество придает ей дополнительный импульс, ускоряющий вращение.

За какую-нибудь сотню тысяч лет – по космическим меркам, почти мгновенно – старый пульсар, уже замедлившийся до одного оборота за несколько секунд, может вновь раскрутиться в тысячи раз быстрее. Такой редчайший момент удалось наблюдать команде астрофизиков ГАИШ МГУ совместно с коллегами из Италии и Франции. Изученный ими рентгеновский пульсар XB091D был открыт на самых ранних этапах «омоложения» и оказался самым медленно вращающимся из всех раскручивающихся пульсаров, известных на сегодняшний день. Полный оборот эта нейтронная звезда совершает за 1,2 с – в десять раз медленнее предыдущего рекордсмена. По оценкам ученых, «разгон» пульсара начался менее миллиона лет назад.

Работа была проделана на основе наблюдений, которые были собраны космическим телескопом XMM-Newton между 2000 и 2013 гг. и объединены астрономами МГУ и их коллегами в открытую онлайн-базу данных. Доступ к информации по примерно 50 млрд. рентгеновских фотонов уже позволил ученым разных стран обнаружить целый ряд прежде незамеченных интересных объектов. Среди них был и пульсар XB091D, независимое сообщение об открытии которого итальянские астрономы опубликовали несколько месяцев назад. XB091D стал вторым пульсаром, обнаруженным за пределами нашей Галактики и ее ближайших спутников, хотя уже впоследствии с использованием нового онлайн-каталога было обнаружено еще два таких пульсара.

Результаты первого полного анализа двойного рентгеновского источника XB091D представлены в статье, которую научный сотрудник Отдела релятивистской астрофизики ГАИШ МГУ Иван Золотухин и его соавторы публикуют в престижном The Astrophysical Journal.

«На датчики космического телескопа от этого пульсара прилетает всего лишь по фотону каждые пять секунд. Поэтому поиски пульсаров среди обширных данных XMM-Newton можно сравнить с поисками иголки в стоге сена, – рассказывает Иван Золотухин. – Фактически, для этого пришлось создать совершенно новые математические инструменты, которые позволили предсказывать и выделять нужный нам периодический сигнал. Теоретически, применений у этого метода может найтись много, в том числе и за пределами астрономии».

На основе в общей сложности 38 наблюдений XMM-Newton астрономам удалось подробно охарактеризовать систему XB091D. Это рентгеновский пульсар возрастом около 1 млн лет, компаньоном нейтронной звезды в котором выступает старая звезда умеренных размеров (0,8 массы Солнца). Сама двойная система имеет период вращения 30,5 часов, а нейтронная звезда – 1,2 с. Уже примерно через 50 тыс. лет она ускорится достаточно, чтобы превратиться в обычный миллисекундный пульсар.

Однако необычным оказалось не только время, которое удалось наблюдать астрономам, но и место, в котором локализован XB091D. Тщательно оценив его положение, Иван Золотухин и его коллеги показали, что находится XB091D в соседней галактике Андромеды, в 2,5 млн световых лет от нас, среди звезд чрезвычайно плотного шарового скопления B091D, где в объеме радиусом 45 световых лет «упаковано» более миллиона старых и тусклых звезд. Возраст самого скопления оценивается в целых 12 млрд. лет, так что все процессы, связанные со взрывами сверхновых и появлением пульсаров, должны были давно в нем закончиться.

«В нашей Галактике ни в одном из полутора сотен шаровых скоплений не наблюдается таких медленных рентгеновских пульсаров, – объясняет Иван Золотухин. – Это говорит о том, что ядро с чрезвычайно плотным расположением звезд в скоплении B091D намного больше, чем у обычного скопления. А значит, мы имеем дело с более крупным и довольно редким объектом – с плотным остатком небольшой галактики, которую некогда поглотила галактика Андромеды. Плотность звезд здесь где-то в десять миллионов раз выше, чем в окрестностях Солнца, и область эта тянется примерно на 2,5 световых года».

По мнению ученых, именно обширная область сверхвысокой плотности звезд в скоплении B091D позволила нейтронной звезде около миллиона лет назад захватить компаньонку и начать процесс ускорения и «омоложения».

Исследование XB091D было проведено совместно с астрономами Обсерватории Кальяри (Италия), Исследовательского центра астрофизики и планетологии НЦНИ (IRAP CNRS) Франции и Университета Тулузы (Франция). Частичное финансирование обеспечили гранты Российского научного фонда. Публикацию в The Astrophysical Journal можно прочесть по ссылке.




© ГАИШ 2005-2017 г.