Knispel / Clark / Max Planck Institute for Gravitational Physics / NASA GSFC
Астрономы открыли новый пульсар-«черную вдову», который постепенно разрушает звезду-компаньона. В этом им помогли добровольцы из проекта Einstein@Home, предоставившие свои компьютеры для анализа данных наблюдений за 11 лет. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Миллисекундные пульсары представляют собой старые нейтронные звезды, которые увеличили скорость своего вращения до миллисекундных периодов за счет аккреции вещества со звезды-компаньона. Некоторые из подобных объектов находятся в паре с маломассивной (0,1-0,4 масс Солнца) невырожденной звездой, которую постепенно разрушают за счет пульсарного ветра и интенсивного высокоэнергетического излучения. Такие пульсары прозвали «черными вдовами» в честь одного из видов пауков.
Поиск подобных систем при помощи обзоров неба в радиодиапазоне дает не очень много новых объектов, в частности, из-за эффектов поглощения и рассеяния радиоизлучения плазмой от звезды-компаньона. Однако пульсары-«черные вдовы» можно искать по пульсациям гамма-излучения, которые мало подвержены влиянию плазмы. Так например, инструмент Fermi-LAT, установленный на космическом телескопе «Ферми», открыл более 90 новых миллисекундных пульсаров, многие из которых оказались «черными вдовами».
Группа астрономов во главе с Колином Кларком (Colin Clark) из Астрофизического центра Джодрелл-Бэнк в Манчестерском университете сообщила об открытии нового пульсара-«черной вдовы» в двойной системе 4FGL J2039.5–5617. Первоначально ее охарактеризовали как яркий источник гамма-излучения, найденный телескопом «Ферми» в 2014 году, который содержит источник оптического и рентгеновского излучения с орбитальным периодом 5,5 часов. Данные наблюдений показывали, что система может содержать пульсар и звезду-компаньона, деформированную приливными силами, однако радиоимпульсов от системы зарегистрировать не удавалось.
Ученые проанализировали данные оптических наблюдений, проведенных при помощи наземных телескопов, а затем, используя модельные ограничения на характеристики пульсара, провели поиск пульсаций гамма-излучения в данных «Ферми» за 11 лет при помощи проекта распределенной системы добровольных вычислений Einstein@Home. Подобный поиск крайне трудоемок с точки зрения требуемой вычислительной мощности — одному ядру компьютера потребовалось бы на это 500 лет. Однако при помощи проекта поиск занял всего два месяца.
В итоге исследователям удалось доказать, что 4FGL J2039.5–5617 содержит в себе пульсар-«черную вдову», получивший обозначение PSR J2039–5617. Масса пульсара была оценена в 1,1-1,6 масс Солнца, а звезды-компаньона — в 0,15-0,22 массы Солнца. PSR J2039–5617 оказался первой «черной вдовой» с непредсказуемыми изменениями орбитального периода (до десяти миллисекунд). Предполагается, что звезда-компаньон может проходить циклы активности, из-за чего ее магнитное поле может вызывать изменения формы звезды, и, как следствие, ее гравитационного поля, что влияет на орбиту пульсара. Кроме того, было замечено, что орбитально модулированный компонент потока гамма-излучения от системы на самом деле представляет собой импульсное излучение, которое может быть связано с обратным комптоновским рассеянием фотонов от звезды-компаньона на высокоэнергетических частицах в ветре от пульсара.
Стоит отметить, что во второй статье описываются результаты поиска радиоимпульсов от пульсара PSR J2039–5617, который был проведен вскоре после открытия пульсаций гамма-излучения от объекта и велся в архивных данных наблюдений наземного радиотелескопа Паркса за 2016 и 2019 год. Астрономам удалось обнаружить радиоимпульсы на частотах 1,4 и 3,1 гигагерц, с периодом 2,6 миллисекунд, а также на частоте 0,7 гигагерц в одном сеансе наблюдений в 2015 году. Профиль радиоимпульсов от пульсара характеризуется одним относительно широким пиком, который опережает основной пик гамма-излучения, а выведенные из результатов наблюдений параметры PSR J2039–5617 согласуются с результатами основной работы.
Ранее мы рассказывали о том, как гражданские ученые помогли в поисках околозвездных и протопланетных дисков и гигантских радиогалактик, обнаружили околосолнечную комету и 96 новых кандидатов в коричневые карлики.
Александр Войтюк