Необычный импульс, обнаруженный в небе, может быть совершенно новым классом звездных объектов

Открытие нейтронной звезды, излучающей необычные радиосигналы, меняет наше представление об этих уникальных звездных системах.

Я и мои коллеги (группа MeerTRAP) сделали это открытие, наблюдая за областью Vela-X 1. Млечного Пути на расстоянии около 1300 световых лет от Земли с помощью радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке. Мы заметили странную вспышку или «импульс», который длился около 300 миллисекунд.

Вспышка имела некоторые характеристики радиоизлучающей нейтронной звезды. Но это не было похоже ни на что из того, что мы видели раньше.

Заинтригованные, мы просмотрели старые данные из этого региона в надежде найти похожие импульсы. Интересно, что мы идентифицировали больше таких импульсов, которые ранее были пропущены нашей системой обнаружения импульсов в реальном времени (поскольку мы обычно ищем только импульсы длительностью около 20–30 миллисекунд).

Быстрый анализ времени прихода импульсов показало, что они повторяются примерно каждые 76 секунд, в то время как большинство импульсов нейтронных звезд повторяются в течение нескольких секунд или даже миллисекунд.

Наше наблюдение показало, что PSR J0941-4046 обладает некоторыми характеристиками «пульсара» или даже «магнетара». Пульсары — это чрезвычайно плотные остатки схлопнувшихся гигантских звезд, которые обычно излучают радиоволны со своих полюсов.

По мере их вращения радиоимпульсы можно измерять с Земли, что немного похоже на то, как вы периодически видите маяк. вспышка на расстоянии.

Однако самый длинный известный период вращения пульсара до этого составлял 23,5 секунды, а это означает, что мы могли найти совершенно новый класс радиоизлучающих объектов. Наши результаты опубликованы сегодня в журнале Nature Astronomy.

Аномалия среди нейтронных звезд?

Используя все данные, доступные нам в проектах MeerTRAP и ThunderKAT на MeerKAT, нам удалось определить положение объекта с отличной точностью. После этого мы провели более точные последующие наблюдения для изучения источника импульсов.

Недавно обнаруженный объект, названный PSR J0941-4046, представляет собой пекулярную радиоизлучающую галактическую нейтронную звезду, вращающуюся чрезвычайно медленно. по сравнению с другими пульсарами. Частота импульсов пульсаров невероятно постоянна, и наши последующие наблюдения позволили нам предсказать время прихода каждого импульса с точностью до 100 миллионных долей секунды.

Помимо неожиданной частоты пульса, PSR J0941-4046 также уникален, поскольку находится на «кладбище» нейтронных звезд. Это область космоса, где мы вообще не ожидаем обнаружения каких-либо радиоизлучений, поскольку предполагается, что нейтронные звезды здесь находятся в конце своего жизненного цикла и, следовательно, неактивны (или менее активны).

PSR J0941-4046 бросает вызов нашему пониманию того, как нейтронные звезды рождаются и развиваются.

Это также увлекательно, поскольку, по-видимому, производит по крайней мере семь отчетливо разных форм импульсов, в то время как большинство нейтронных звезд не демонстрируют таких импульсов. разнообразие. Это разнообразие в форме импульса, а также интенсивности импульса, вероятно, связано с неизвестным физическим механизмом излучения объекта.

Один конкретный тип импульса демонстрирует строго «квазипериодическую» структуру, что предполагает некую разновидность колебаний управляет радиоизлучением. Эти импульсы могут предоставить нам ценную информацию о внутренней работе PSR J0941-4046.

Эти квазипериодические импульсы имеют некоторое сходство с загадочными быстрыми радиовсплесками, которые представляют собой короткие радиовсплески неизвестного происхождения. Однако пока неясно, излучает ли PSR J0941-4046 энергию, наблюдаемую в быстрых радиовсплесках. Если мы обнаружим, что это так, то, возможно, PSR J0941-4046 является «магнетаром со сверхдлинным периодом».

Магнитары — это нейтронные звезды с очень мощными магнитными полями, из которых известно лишь несколько излучают в радиодиапазоне спектра. Хотя нам еще предстоит идентифицировать магнитар со сверхдлинным периодом, предполагается, что они могут быть возможным источником быстрых радиовсплесков.

Короткие встречи

Неясно, как долго PSR J0941 -4046 был активен и излучал в радиодиапазоне, поскольку радиообзоры обычно не проводят поиск таких длительных периодов.

Мы не знаем, сколько таких источников может существовать в галактике. Кроме того, мы можем обнаружить радиоизлучение PSR J0941-4046 только в течение 0,5% периода его вращения, поэтому мы видим его только доли секунды. Во-первых, нам очень повезло, что мы смогли обнаружить его.

Обнаружение подобных источников является сложной задачей, а это означает, что может быть большая необнаруженная популяция, ожидающая своего обнаружения. Наше открытие также увеличивает вероятность появления нового класса транзиентов: нейтронных звезд со сверхдлинным периодом.

Поиск подобных объектов в будущем будет иметь жизненно важное значение для нашего понимания популяции нейтронных звезд.

Маниша Калеб, преподаватель Сиднейского университета.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.