Экстремальный пульсар "Черная вдова" обнаружен на расстоянии всего 3 000 световых лет от Земли

В нашей галактике скрываются странные объекты, и астрономы только что заметили необычный объект на расстоянии примерно 3 000 - 4 000 световых лет от нас. 

Исследовав загадочные вспышки света, исходящие из этой системы, ученые обнаружили то, что, по их мнению, является неуловимой звездой "черная вдова" - быстро вращающийся пульсар, который поддерживается за счет медленного пожирания своей меньшей звезды-компаньона.

Пульсары типа "черной вдовы" встречаются крайне редко - в Млечном Пути их известно не более дюжины. Но этот пульсар, похоже, является одним из самых экстремальных и, возможно, самых странных примеров этого явления, которые мы когда-либо находили. 

Названная ZTF J1406+1222, эта бинарная система имеет самый короткий орбитальный период, который когда-либо наблюдался: "черная вдова" и ее жертва обращаются друг вокруг друга каждые 62 минуты. 

Еще более необычно то, что в системе, похоже, находится третья, далекая звезда, которой требуется около 12 000 лет для обращения вокруг двух других.

Эта система действительно уникальна среди "черных вдов", потому что мы обнаружили ее в видимом свете, из-за ее широкого компаньона и из-за того, что она пришла из галактического центра", - говорит ведущий исследователь и физик Кевин Бердж с физического факультета Массачусетского технологического института. 

Пульсары возникают, когда ядра массивных сверхгигантских звезд распадаются на нейтронные звезды. Когда эти нейтронные звезды сильно намагничены и быстро вращаются, они становятся тем, что мы называем пульсаром. 

Подобно сверхъярким маякам во Вселенной, пульсары вращаются очень быстро и светят на нас рентгеновским и гамма-излучением с интервалами от более чем одной секунды до периодов, исчисляемых миллисекундами. Обычно пульсары вращаются быстро и умирают молодыми из-за большого количества энергии, которую они выбрасывают. 

Но если проходящая мимо звезда оказывается достаточно близко, пульсар может медленно высасывать из нее материал, как гигантский паразит, высасывая достаточно энергии, чтобы продолжать вращаться и питаться от другой звезды, пока не поглотит ее.

Эти системы называют "черными вдовами" из-за того, что пульсар как бы поглощает то, что его перерабатывает, подобно тому, как паук поедает своего товарища", - говорит Бердж.

В прошлом астрономы узнавали об этих системах "черных вдов" по гамма-лучам или рентгеновскому излучению - высокочастотному излучению, испускаемому самим пульсаром.

Но чтобы найти ZTF J1406+1222, команда использовала новую технику: они искали видимый свет, исходящий от "съедаемой" звезды.

Оказалось, что "дневная" сторона звезды-компаньона, с которой связана "черная вдова", может быть во много раз горячее "ночной" стороны, и это экстремальное изменение яркости можно обнаружить. 

Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали данные обсерватории Zwicky Transient Facility в Калифорнии и смогли найти системы "черных вдов", о которых мы уже знаем, что подтверждает работоспособность методики. 

Затем они занялись поиском новых "черных вдов" и наткнулись на ZTF J1406+1222, где звезда-компаньон изменяет яркость в 13 раз каждые 62 минуты.

Это первый случай, когда пульсар "черной вдовы" был найден таким образом, и именно это делает его открытие таким захватывающим.

Гамма-лучи Черной вдовы (пурпурные) нагревают огненную "дневную" сторону звезды.

Другая часть, конечно, это таинственная система, на которую они наткнулись.

Мало того, что пульсар "черной вдовы" и его жертва заперты в самой тесной каннибалистической спирали из всех известных на сегодняшний день, но когда команда обратилась к измерениям звезды с помощью Слоановского цифрового обзора неба, они увидели, что за системой тянется редкая холодная субкарликовая звезда с низкой металличностью, которая, как оказалось, обращается вокруг бинара только раз в 12 000 лет.

Присутствие этой далекой третьей звезды может сделать систему неслыханной "тройной" черной вдовой, и астрономы ломают голову над тем, как эта система вообще могла образоваться.

На основе текущих наблюдений у Берджа и его коллег есть несколько идей. Бинары "черной вдовы" возникают из плотного скопления старых звезд, известного как шаровое скопление.

Одна из ведущих гипотез заключается в том, что если это конкретное скопление дрейфовало в центр Млечного Пути, то гравитация нашей центральной черной дыры могла разорвать скопление на части, пощадив только тройную черную вдову.

"Это сложный сценарий рождения", - говорит Бердж. "Эта система, вероятно, плавает в Млечном Пути дольше, чем Солнце".

Что еще более странно, хотя команда смогла обнаружить ZTF J1406+1222 в видимом свете, когда они обратили внимание на гамма- и рентгеновские лучи, они не смогли ее увидеть - что позволяет предположить, что на самом деле это может быть вовсе не черная вдова.

"Единственное, что мы знаем наверняка, это то, что мы видим звезду с дневной стороной, которая намного горячее, чем ночная, вращающуюся вокруг чего-то каждые 62 минуты", - говорит Бердж.

Все указывает на то, что это бинарная "черная вдова". Но в ней есть несколько странностей, так что, возможно, это что-то совершенно новое".

Команда планирует продолжить наблюдение за системой, чтобы лучше понять, что происходит.

Интригует то, что она может быть главным кандидатом для изучения физики "удара" нейтронной звезды. Астрономы знают, что когда формируются нейтронные звезды, они получают "толчок", который заставляет их разгоняться с большой скоростью.

Но не до конца понятно, откуда берется этот толчок. Странная история рождения этой загадочной системы может пролить свет на этот вопрос.

"Мы еще многого не понимаем. Но у нас есть новый способ поиска таких систем в небе".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.