Международная команда астрономов под руководством Марии Кристины Баглио из Национального института астрофизики (INAF) совершила важное открытие, впервые точно определив природу рентгеновского излучения в редкой двойной звёздной системе, содержащей миллисекундный пульсар.
Объектом исследования выступила система PSR J1023+0038 (J1023) — транзиентный миллисекундный пульсар, который периодически переключается между двумя режимами: поглощением вещества от звезды-компаньона и излучением радиоимпульсов. Такие переходные пульсары представляют собой редкую и крайне ценную для науки эволюционную фазу нейтронных звёзд в двойных системах, выступая в роли уникальных природных лабораторий для изучения фундаментальных физических процессов.
Метод поляриметрии: ключ к разгадке
Чтобы выяснить происхождение рентгеновского излучения, учёные применили инновационный подход, сравнив данные о поляризации. Они сопоставили поляризацию рентгеновских лучей, зафиксированных космической обсерваторией IXPE, с поляризацией оптического излучения, измеренной Очень Большим Телескопом (ESO). Результат был однозначным: оба типа излучения имели идентичный угол поляризации. Это прямое доказательство того, что их источник один и тот же — релятивистский ветер, порождаемый пульсаром.
Стоит отметить, что обсерватория IXPE является единственным в мире инструментом, способным проводить подобные измерения поляризации в рентгеновском диапазоне. Наблюдения за системой J1023 стали первыми в истории исследованиями двойной системы такого типа с помощью этой технологии. В работе также были использованы дополнительные данные, полученные радиотелескопом Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико.
Опровержение старой теории и новая модель
Измерения показали, что степень поляризации рентгеновского излучения составляет около 12%, а его направление полностью совпадает с оптическим излучением.
Обратите внимание: Команда ученых из Японии планирует провести орбитальные испытания первой в мире модели космического лифта.
Это совпадение стало решающим аргументом, опровергающим прежнюю гипотезу. Ранее считалось, что основным источником рентгеновских лучей в подобных системах является аккреционный диск — вещество, падающее на нейтронную звезду. Новые данные доказывают, что наблюдаемое излучение в основном генерируется пульсарным ветром — мощным потоком заряженных частиц и магнитных полей, который создаётся за счёт быстрого вращения нейтронной звезды.Когда этот релятивистский ветер сталкивается с веществом в системе (например, с тем же аккреционным диском), образуется ударная волна. В этой зоне частицы разгоняются до околосветовых скоростей, что и приводит к возникновению высокополяризованного излучения. Это открытие имеет фундаментальное значение, так как меняет наше понимание физики двойных систем с нейтронными звёздами и подчёркивает ключевую роль поляриметрии в изучении экстремальных магнитных полей.
Уникальная лаборатория для наблюдения эволюции
Система PSR J1023+0038 уникальна тем, что она является одной из немногих, где можно наблюдать чёткие переходы между состоянием радиопульсара и фазой активной аккреции. Эти переходы позволяют астрономам в режиме, близком к реальному времени, изучать, как эволюционируют миллисекундные пульсары и какие механизмы управляют сменой их состояний. По сути, эта система служит идеальной естественной лабораторией.
Исследование было организовано и проанализировано учёными из Итальянского национального института астрофизики (INAF). Как поясняет руководитель проекта Мария Кристина Баглио: «Сравнивая поляризацию в рентгеновском и оптическом диапазонах, мы можем с высокой точностью определить источник излучения и глубже понять сложное взаимодействие пульсара с окружающим его веществом».
Благодаря совместным усилиям обсерватории IXPE, других космических приборов (таких как NICER) и наземных телескопов, учёные получили беспрецедентно детальную картину экстремальных условий в окрестностях пульсаров. Исследование J1023 стало первым случаем успешного применения рентгеновской поляриметрии для определения физических свойств двойной системы с нейтронной звездой, что задаёт новый стандарт и открывает путь для будущих исследований аналогичных объектов.
Результаты этой важной работы были опубликованы в авторитетном научном издании «Письма в астрофизический журнал».
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.