АстрофизикаНовости

Плазменное линзирование обнаружено у пульсара "черная вдова"


Используя радиотелескоп FAST, группа исследователей из Китайской академии наук обнаружила явление "линзирования плазмы", гравитационного линзирования, создаваемого ионизированным газом. Местоположение открытия — двойная система с черной вдовой, звездой-пульсаром, которая полностью пожирает своего меньшего двойного компаньона.

Небо населено не только яркими звездами, но и небесными монстрами, которые пожирают бинарных компаньонов. Подобно арахниду, от которого она получила свое название, этот тип нейтронных звезд движется очень быстро, совершая полный оборот за миллисекунду и захватывая вещество от меньшей бинарной звезды. Эти объекты настолько же увлекательны, насколько сложны для обнаружения и изучения.

Недавнее исследование, проведенное группой исследователей под руководством доктора Ван Шуанцяна из Синьцзянской астрономической обсерватории (XAO) Китайской академии наук, показало, что черная вдова PSR J1720-0533 является частью звездной системы, обнаруженной в рамках проекта Commensal Radio Astronomy Fast Survey (Crafts). Наблюдая за ней с помощью FAST, крупнейшего в мире однодискового радиотелескопа, во время затмений относительно ее бинарного компаньона, ученые обнаружили феномен линзирования плазмы, эффект, подобный гравитационному линзированию, вызванный присутствием горячей материи во время "обеда" черной вдовы, которая пожирает своего бинарного компаньона.

Звездные системы с пульсарами "черной вдовы" особенно интересны для изучения. Их периодические выбросы света, называемые импульсами, соответствуют моментам, когда происходит перенос массы от меньшей звезды к прожорливой "черной вдове". Это почти периодические модуляции, которые в случае PSR J1720- 0533 имеют длительность около 22 секунд.

Художественное представление быстро вращающегося пульсара в бинарной системе. Звезда-компаньон искажается под действием огромной гравитации пульсара и неумолимо испаряется.

Плазменное линзирование: похоже, но не то же самое, что гравитационное линзирование

В пульсаре "черная вдова" материя, вырванная с поверхности меньшей звезды, затмевает радиосигнал, когда ее спутник проходит перед пульсаром по своей орбите. Исследователи предполагают, что возникающие модуляции обусловлены явлением плазменного линзирования. Похоже на гравитационное линзирование, но не совсем то же самое.

Традиционная гравитационная линза состоит из определенного распределения массы, которая отклоняет свет от удаленного источника, искажает его путь и, таким образом, часто не позволяет наблюдателям на Земле увидеть источник напрямую. Однако в других случаях мы наблюдаем умножение изображений.

В основе плазменной линзы лежит тот же механизм, но некоторые аспекты несколько отличаются. Прежде всего, за линзирование отвечает плазма, то есть горячая материя, вырвавшаяся из пульсара "Черная вдова" к меньшей звезде и теперь присутствующая в межзвездной среде. Кроме того, эта плазма будет вызывать рассеяние радиоволн, исходящих от источника. Рассеяние представляет собой задержку во времени прихода отдельных импульсов от пульсара на разных частотах, чего не наблюдается при обычном гравитационном линзировании. Приняв во внимание этот фактор и измерив другие параметры, можно настроить радиотелескоп для непосредственного наблюдения за источником.

Упрощенная схема явления плазменного линзирования, от радиоизлучения пульсара PSR (слева) до того, что можно обнаружить с помощью наземного радиотелескопа (справа).

В случае с PSR J1720- 0533, проанализировав поведение света во время затмения, исследователи пришли к выводу, что максимальное увеличение, которое дает это явление, составляет 1,6. Это соответствует размеру линзы в десятки километров.

Поляризация указывает на интенсивное магнитное поле

При наблюдении за PSR J1720- 0533 исследователи отметили, что максимум светового излучения от системы был одновременно с затмением. Это позволило провести точные измерения изменений плотности потока, дисперсии и поляризации.

В частности, исследуя профили поляризации во время затмения PSR J1720-0533, ученые обнаружили, что линейная поляризация исчезает раньше, чем измерение дисперсии показывает значительные изменения. Это служит убедительным доказательством наличия значительного магнитного поля у звезды-компаньона. Магнитное поле, которое, вероятно, но это будет подтверждено будущими исследованиями, играет особенно важную роль во время затмения "черной вдовы".

Верхняя панель показывает общую интенсивность излучения импульса. Увеличение яркости пульсара на входе и выходе показано на центральной левой и центральной правой панелях. С другой стороны, нижние панели показывают изменения плотности импульсного потока в окрестности затмения.

По оценкам ученых, скорость потери массы, вызванной черной вдовой PSR J1720-0533 на ее бинарном спутнике, составляет около 10-12 солнечных масс в год. Это значит, что в среднем эта звезда будет полностью уничтожена в течение 1010 лет. Это удивительный результат, который приглашает нас к изучению других систем, подобных этой. Во-первых, чтобы лучше понять явление плазменного линзирования, а во-вторых, чтобы понять нестандартное поведение компактных, но прожорливых небесных монстров, таких как черные вдовы.

Подписывайтесь на нас
Back to top button