Звёздный трансформер превращается из радиопульсара в рентгеновский и обратно

Астрономы обнаружили странное явление, связанное с одной нейтронной звездой: она обладает своеобразной способностью превращаться из радиопульсара в рентгеновский пульсар и обратно. Вероятно, "капризная" звезда подпитывается от соседней звезды-компаньона и может послужить отправной точкой для создания новой гипотезы о рождении пульсаров.

"Звезда, которую мы наблюдаем, − космический эквивалент доктора Джекила и мистера Хайда с возможностью переходить из одной формы в другую с поразительной скоростью, – говорит Скотт Рэнсом (Scott Ransom), астроном из Национальной радиоастрономической обсерватории США. – Мы знаем, что рентгеновские пульсары могут развиваться на протяжении миллионов лет, прежде чем превратиться в радиопульсары. Но впервые нам удалось увидеть звезду, колеблющуюся между двумя этими состояниями".

Нейтронные звёзды являются сверхплотными остатками массивных звёзд, которые некогда взорвались как сверхновые. Данная нейтронная звезда, получившая кодовое название IGR J18245-2452, находится на расстоянии примерно в 18 тысяч световых лет от Земли в созвездии Стрельца, в звёздном скоплении, известном как М28. Впервые она была обнаружена в состоянии радиопульсара с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк (GBT) в 2005 году, а потом переоткрыта как рентгеновский пульсар другой группой астрономов в 2013 году. В конце концов, две команды пришли к выводу, что наблюдали один и тот же объект, способный вести себя по-разному.

Дополнительные наблюдения и изучение архивных данных других телескопов подтвердили, что существует цикл рентгеновских и радиопульсаций IGR J18245-2452.

"Различные наблюдения одной звезды на протяжении многих лет разными телескопами показали совершенно удивительные вещи", — рассказывает Алессандро Папитто (Alessandro Papitto) из Института космических наук. – Что особенно интригует, так это то, что радиоимпульсы исходят не от микроквазаров, так как источник рентгеновских сигналов угасает задолго до того, как возникают радиосигналы ".Алессандро − ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature.

Ответ на эту загадку нашёлся, когда учёные исследовали сложный механизм взаимодействия нейтронной звезды с её ближайшим светилом-компаньоном.

Поясним. Микроквазары − это система из двух звёзд, в которой нейтронная звезда сопровождается звездой малой массы. Значительно более массивная нейтронная звезда способна оттянуть материал своего компаньона, образуя вокруг себя плотный плоский диск газа. Постепенно, когда этот материал стягивается к поверхности нейтронной звезды, он перегревается и генерирует интенсивное рентгеновское излучение.

Астрономы считают, что подобный процесс, называемый аккрецией, продолжается, не ослабевая, на протяжении миллионов лет. Но рано или поздно материал компаньона заканчивается и аккреция угасает вместе с рентгеновским излучением.

Без притока нового материала, мощное магнитное поле нейтронной звезды начинает генерировать радиоизлучение. Так как звезда постоянно вращается, ралиоизлучение попадает в поле зрения Земли с определённой периодичностью. Астрономы наблюдают в телескопы свет своеобразного космического маяка (пульсирующее излучение).

Большинство радиопульсаров способны совершить несколько десятков оборотов в секунду и замедляются в течение многих лет. Однако если нейтронная звезда была когда-то микроквазаром, накопленный на её поверхности материал вызывает увеличение скорости вращения до нескольких сотен оборотов в секунду. Когда процесс стягивания на себя материала останавливается, появляется миллисекундный пульсар.

Во время своих наблюдений, исследователи зафиксировали период рентгеновских вспышек, который продолжался примерно месяц. Потом они резко прекратились. В течение нескольких дней снова начал поступать радиоимпульс. Такие колебания указывают на то, что материал из аккреционного диска падает на поверхность звезды урывками, а не долгим и постоянным потоком.
В более раннем исследовании другой системы были обнаружены первые доказательства наличия аккреционного диска вокруг нейронной звезды, что помогло установить связь между микроквазарами с маленькой массой и пульсарами.

Новые данные подтвердили эту гипотезу, но также показали, что эволюционный процесс (который, предположительно, должен занимать миллионы лет) может проявляться как серия эпизодических всплесков, длящихся дни или недели. Кроме того, как уже было сказано выше, астрономы выяснили, что "переключение" между состояниями может быть весьма краткосрочным.