Российские астрономы узнали, как пульсары раскручивают свой "пропеллер"

Астрономы из ряда российских институтов и их зарубежные коллеги впервые увидели то, как пульсары превращаются в своеобразные "пропеллеры" в тех случаях, когда они "воруют" слишком много материи с соседней звезды и начинают разбрасывать ее по округе,  говорится в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

"Понимание того, как устроены магнитные поля нейтронных звезд, крайне важно для изучения процессов их эволюции и формирования. Мы выяснили, как устроено магнитное поле у двух пульсаров и выяснили, как оно рождает эффект пропеллера, предсказанный теорией", — рассказывает Александр Лутовинов из Института космических исследований РАН в Москве, чьи слова передает пресс-служба МФТИ.

Как рассказывают Лутовинов и его коллеги из Физтеха, а также ученые из ИКИ РАН и Пулковской обсерватории, существование этого эффекта было предсказано на теоретическом уровне более сорока лет назад, однако до настоящего времени его никто не наблюдал "вживую" во время наблюдений за реальными пульсарами.

Пульсары представляют собой особый вид нейтронных звезд, остатков взорвавшихся сверхновых, от полюсов которых исходят узкие пучки радиоволн. Обычно "новорожденные" пульсары вращаются очень быстро и постепенно замедляются, расходуя на излучение собственную энергию. Но если у пульсара есть сосед, обычная звезда больших или малых размеров, он может вновь раскрутиться, став своеобразным космическим вампиром и "воруя" вещество у нее. В таких случаях он превращается в рентгеновский пульсар, излучая не в радио, а в рентгеновском диапазоне.

В некоторых случаях, как выяснили астрофизики-теоретики еще в 70 годах прошлого века, этот процесс "воровства" материи может протекать необычным образом в тех случаях, когда звезда, плазму которой "пьет" пульсар-вампир, является сама по себе необычным объектом.

К примеру, если она вращается очень быстро или будет обладать очень большими размерами, то пульсар-"вампир" будет просто не успевать поглощать всю материю, которая будет перетекать на него с его "жертвы", и в буквальном смысле захлебываться, разбрасывая остатки обеда по окружающему космосу. Благодаря этому пульсар фактически сам себя лишает "обеда" и перестает поглощать новую материю, из-за чего его яркость резко падает.

Ученые назвали этот процесс "пропеллерным" эффектом, так как магнитное поле пульсара и центробежные силы будут разбрасывать материю соседней звезды примерно таким же образом, как пропеллер вентилятора разбрасывает льющуюся на него воду. 

Лутовинову и его коллегам удалось увидеть то, как это происходит, наблюдая за двумя рентгеновскими пульсарами, 4U 0115+63 и V 0332+53 в созвездиях Кассиопеи и Персея, яркость которых периодически повышается или падает каждые 3-4 года.

Наблюдая за ними при помощи орбитального рентгеновского телескопа Swift, российские астрономы смогли понять, когда пульсар "включает" и "выключает" свой пропеллер и понять, что этим процессом управляют два главных физических свойства пульсара – сила его магнитного поля и скорость вращения. 

Неожиданным образом выяснилось, что "пропеллер" у пульсаров бракованный – яркость пульсаров при включении пропеллера падала не в 400 раз, как показывали расчеты, а всего в 200 раз. Это означает, что часть воруемой материи соседней звезды все же как-то падает на пульсар, или же что он охлаждается пока непонятными для ученых физическими механизмами, которые еще предстоит изучить.