Безкрайній космос зберігає безліч загадок, і одним з найбільш інтригуючих явищ є існування нейтронних зірок – неймовірно щільних залишків зруйнованих зірок, що обертаються з колосальною швидкістю. Нещодавні спостереження, проведені за допомогою рентгенівського поляриметричного телескопа NASA Imaging (IXPE), відкрили нові сторінки в розумінні цих незвичайних об’єктів, особливо висвітлюючи особливості пульсара PSR J1023+0038 (J1023).
Незвичайний пульсар: перехідна фаза
J1023-це мілісекундний пульсар, який знаходиться в подвійній зоряній системі, розташованій приблизно за 4500 світлових років Від Землі. Це означає, що зірка робить більше 600 оборотів в секунду! Однак, що робить J1023 особливо цікавим, так це його положення на межі двох станів: активного, коли він яскраво випромінює, “харчуючись” матерією від зірки-компаньйона, і сплячого, коли він поводиться як звичайний пульсар. Такий перехідний статус робить J1023 рідкісним і безцінним об’єктом для досліджень.
Як пояснює Марія Крістіна Багліо, керівник групи дослідників Національного інституту астрофізики (INAF): “Перехідні мілісекундні пульсари – це справжні космічні лабораторії, які дозволяють нам зазирнути в суть еволюції нейтронних зірок у двійкових системах. J1023 є особливо цінним джерелом даних, оскільки він демонструє, як зірка переходить від активної фази, де вона витягує речовину зі свого супутника, до більш спокійного стану.”
Акреційний диск і потужне випромінювання
Замість того, щоб безпосередньо падати на поверхню нейтронної зірки, речовина, “витягується” з зірки-компаньйона, утворює плоске, обертається хмара, або аккреційний диск. Цей диск поступово підживлює нейтронну зірку, вивергаючи при цьому потужне випромінювання у всьому електромагнітному спектрі, від радіохвиль до гамма-променів.
Команда вчених змогла детально вивчити J1023, використовуючи вражаючу комбінацію інструментів: IXPE (рентгенівський телескоп NASA), дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії (ESO) і дуже великий телескоп Карла г.Янскі (VLA). Це перше дослідження подібного бінарного рентгенівського джерела, що охоплює відразу три діапазони електромагнітного спектра.
Поляризація випромінювання: ключ до розуміння
Під час спостережень пульсар знаходився в активній фазі, але з низькою яскравістю і швидкими змінами в рівні рентгенівського випромінювання. Особливий інтерес представляла поляризація випромінювання-тобто, орієнтація світлових хвиль при їх поширенні. І тут J1023 перевершив всі очікування.
Спостереження IXPE показали, що 12% рентгенівських променів від J1023 поляризовані.Ценайвищий рівень поляризації, коли-небудь зафіксований в подібній подвійній зоряній системі!Оптичне та радіовипромінювання демонструвало значно меншу поляризацію (2% та 1% відповідно).
Що особливо дивно:орієнтація поляризації оптичного світла збіглася з орієнтацією поляризації рентгенівських променів. Це наводить на думку про наявність єдиного, універсального механізму, що лежить в основі формування поляризації в різних діапазонах електромагнітного спектра.
Вітри пульсара та акреційний диск: нове розуміння
Результати досліджень підтверджують теорію, згідно з якою спостережувана поляризація випромінювання в подвійних системах, таких як J1023, виникає, коли вітри пульсара – потоки заряджених частинок високої енергії, що вилітають з нейтронної зірки – стикаються з речовиною в навколишньому акреційному диску.
Уявіть це як хвилю, що вражає берег: вітер пульсара деформує акреційний диск, створюючи хвилі поляризованого світла, які ми можемо спостерігати. Саме ця взаємодія, здається, є причиною надзвичайно високої поляризації, зафіксованої в J1023.
Значення відкриття: новий погляд на еволюцію нейтронних зірок
Це відкриття може пролити світло на фундаментальні процеси, що регулюють еволюцію нейтронних зірок. Воно показує, наскільки складними і цікавими можуть бути ці об’єкти, і підкреслює важливість використання новітніх технологій для їх вивчення.
“Це спостереження було надзвичайно складним, враховуючи низьку інтенсивність потоку рентгенівських променів”, – говорить Алессандро Ді Марко, член команди дослідників INAF. “Але чутливість IXPE дозволила нам впевнено виявити та виміряти цю чудову відповідність між оптичною та рентгенівською поляризаціями. Це дослідження є оригінальним способом перевірки теоретичних сценаріїв завдяки поляриметричним спостереженням на декількох довжинах хвиль.”
Вивчення J1023 відкриває нову главу в розумінні найзагадковіших об’єктів Всесвіту, і подальші дослідження обіцяють розкрити ще більше секретів зірок, що обертаються.
