Экстремальная звезда «Черная вдова» идентифицирована как источник загадочного гамма-излучения

Экстремальная звезда «Черная вдова» идентифицирована как источник загадочного гамма-излучения

Более двух десятилетий астрономы систематически отслеживают загадочные источники высокоэнергетических гамма-лучей.

Один, однако, остался необнаруженным — самый яркий неопознанный источник гамма-лучей в Млечном Пути. Казалось, что он исходит из двойной системы на расстоянии 2740 световых лет от нас, но найти удалось только одну из звезд.

Теперь астрономы раскрыли загадку и обнаружили вторую звезду, изучив данные гамма-излучения, полученные в период с 2008 по 2018 год. Вместе две звезды составляют одну из самых странных двойных систем, которые мы когда-либо видели.

«Двойная звездная система и нейтронная звезда в ее сердце, известная теперь как PSR J1653-0158, установили новые рекорды», — сказал астроном Ларс Нидер из Ганноверского института Альберта Эйнштейна в Германии.

«Мы открыли галактический танец супертяжеловеса с легковесом: нейтронная звезда, масса которой чуть более чем в два раза превышает массу нашего Солнца, чрезвычайно тяжелая. Ее спутник имеет примерно в шесть раз большую плотность, но массой всего в 1 процент от нашего Солнца.

«Эта «странная пара» вращается каждые 75 минут, быстрее, чем все известные сопоставимые двойные системы».

С 2009 года считалось, что гамма-излучение, регистрируемое системой, должно быть произведено гамма-пульсаром. Затем, в 2014 году, рентгеновские и оптические наблюдения источника гамма-излучения обнаружили переменную звезду с периодом 75 минут.

Это была крошечная звезда-компаньон, и астрономы считали, что 75-минутный период соответствует орбитальному периоду, а вторая звезда является источником гамма-лучей.

Вторая звезда считалась пульсаром. Это тип быстро вращающейся нейтронной звезды, которая испускает излучение со своих полюсов во время вращения. Эти лучи немного похожи на маяк, мигающие (или пульсирующие) мимо наблюдателя со скоростью вращения звезды.

Однако пульсар вращается очень быстро, более 500 раз в секунду. Миллисекундные пульсары действительно вращаются чрезвычайно быстро; это то, что составляет «миллисекундную» часть их имени. Но PSR J1653-0158 имеет одну из самых высоких скоростей вращения, когда-либо наблюдавшихся у пульсаров.

Кроме того, у звезды очень слабое магнитное поле.

Спутник тоже довольно странный, так как имеет невероятно малую массу. Команда считает, что это гелиевый белый карлик, который был поглощен пульсаром. Такая система известна как бинарная система «черная вдова».

«Остаток карликовой звезды вращается вокруг пульсара на расстоянии в 1,3 раза большем, чем расстояние Земля-Луна, всего за 75 минут со скоростью более 700 километров в секунду», — сказал Нидер.

«Этот необычный дуэт мог возникнуть из чрезвычайно тесной двойной системы, в которой материя первоначально перетекала от звезды-компаньона к нейтронной звезде, увеличивая ее массу и заставляя вращаться все быстрее и быстрее, одновременно ослабляя ее магнитное поле».

Визуализация системы (внизу) по сравнению с Землей и Луной (вверху). (Knispel/Clark/Max Planck Institute for Gravitational Physics/NASA).

Эта гипотеза подтверждается исследованиями группы радиоволн. Если пульсар их излучает, мы не можем их обнаружить; это могло быть связано с тем, что система окружена плотным облаком материала от карликовой звезды. Гамма-излучение могло проникнуть через это облако, но не радиоволны.

В любом случае, PSR J1653-0158 — это всего лишь второй обнаруженный миллисекундный пульсар, который не излучает никаких обнаруживаемых радиоволн.

«В бинарных системах, подобных той, которую мы сейчас обнаружили, пульсары называются «черными вдовами», потому что, как одноименные пауки, они, так сказать, поедают своих партнеров», — сказал Кларк.

«Пульсар испаряет своего спутника излучением, заполняя звездную систему плазмой, непроницаемой для радиоволн».

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

logo