Нашли пульсар, который делает 597 оборотов в секунду: его масса — больше двух Солнц в сфере размером с город

Астрономы обнаружили нейтронную звезду, которая совершает почти 600 оборотов в секунду. Объект получил обозначение PSR J2053+6905. Один полный оборот занимает у него всего 1,675 миллисекунды, что ставит его в десятку самых быстрых известных пульсаров. Но экстремальное вращение — лишь часть истории. Эта звезда заперта в тесной орбите с компаньоном, который теряет вещество под ударами излучения и время от времени мешает сигналам доходить до Земли.

Открытие сделано с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк в Западной Виргинии. Результаты опубликованы 5 ноября 2026 года в статье, принятой журналом Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Международная команда под руководством А. В. Карповой объединила радионаблюдения с оптическими измерениями с телескопов в Мексике, Узбекистане и на Канарских островах.

PSR J2053+6905 вращается примерно 597 раз в секунду. При такой скорости поверхность вблизи экватора двигалась бы со скоростью десятки тысяч километров в секунду. Для нейтронной звезды диаметром около 20 километров экваториальная скорость поверхности приближалась бы к 37 500 километров в секунду — около 12,5 процента скорости света. Это теоретический расчёт, основанный на типичном размере нейтронной звезды, а не прямое измерение диаметра этого объекта, но он показывает масштаб сил.

Нейтронные звёзды образуются при коллапсе массивных звёзд после исчерпания ядерного топлива. Внешние слои сбрасываются в взрыве сверхновой, оставляя невероятно плотное ядро. Типичная нейтронная звезда содержит массу больше солнечной в сфере, сравнимой по размеру с городом.

Новый объект относится к классу миллисекундных пульсаров. Эти звёзды вращаются так быстро, что излучение, испускаемое вблизи магнитных полюсов, заметает пространство, как луч маяка. Когда этот луч пересекает положение Земли, радиотелескопы фиксируют импульс. В случае PSR J2053+6905 интервал между оборотами настолько мал, что астрономам нужны высокочувствительные приборы и точные методы синхронизации.

Исследователи заподозрили пульсар, потому что это место уже привлекало внимание необычными рентгеновскими и оптическими наблюдениями. Система связана с гамма-источником 4FGL J2054.2+6904, ранее определённым как перспективный кандидат в компактную двойную систему. С октября 2025 по январь 2026 года телескоп Грин-Бэнк провёл четыре сеанса наблюдений общей длительностью семь с половиной часов. Анализ радиосигналов подтвердил наличие быстро вращающейся нейтронной звезды.

Объект принадлежит к категории красных пауков — части более широкого семейства двойных систем, которых называют пульсарами-пауками. В таких системах нейтронная звезда обращается вокруг относительно лёгкого компаньона, подвергающегося воздействию энергичных частиц и излучения. Название происходит от австралийского паука, самки которого могут съедать самцов. В астрономическом смысле процесс иной, но столь же разрушительный: поток энергии от нейтронной звезды постепенно сдирает вещество с компаньона, создавая облака газа вокруг системы.

В PSR J2053+6905 две звезды совершают оборот вокруг общего центра масс за 7,47 часа. Измерения указывают, что нейтронная звезда примерно в семь раз массивнее компаньона. Исследователи оценивают массы примерно в 2,1 и 0,3 массы Солнца соответственно. Оценки зависят от моделей яркости и нагрева компаньона, поэтому для установления точных значений потребуются дальнейшие наблюдения.

Одна из самых интересных находок касается движения компаньона. Оптическая спектроскопия выявила амплитуду радиальной скорости около 337 километров в секунду. Это показывает, как быстро меньшая звезда движется к Земле и от неё во время орбиты. Это измерение вместе с радиосинхронизацией позволило вычислить соотношение масс двух объектов с гораздо большей уверенностью, чем индивидуальные массы.

Наблюдения также выявили свидетельства того, что материал вокруг системы может временно заслонять радиоизлучение пульсара. Во время одного сеанса телескопа Грин-Бэнк сигнал пропал примерно через 2000 секунд после начала наблюдения. Исследователи нашли подтверждение длительного радиозатмения, возможно вызванного газом, выброшенным звездой-компаньоном.

Сам компаньон, по-видимому, меняется. Оптические измерения за несколько лет показали, что его яркость значительно варьируется в течение каждой орбиты, а форма этих вариаций меняется между периодами наблюдений. Исследователи полагают, что излучение нейтронной звезды нагревает обращённую к ней сторону компаньона, создавая разницу температур. Моделирование предполагает температуры около 5550 кельвинов на нагретой стороне и 4960 кельвинов на противоположной.

Однако одного нагрева недостаточно, чтобы полностью объяснить меняющиеся картины яркости. Команда предполагает, что по поверхности компаньона может перемещаться крупное относительно холодное звёздное пятно или оно постепенно рассеивается. Такая активность меняла бы наблюдаемый свет по мере движения звезды по орбите, потенциально объясняя, почему распределение яркости менялось между наблюдениями 2023, 2024 и 2025 годов.

Оценка массы PSR J2053+6905 особенно ценна для физиков, изучающих пределы материи при экстремальном давлении. Нейтронные звёзды поддерживаются от гравитационного коллапса процессами с участием плотно упакованной ядерной материи. Как именно ведёт себя эта материя в недрах, остаётся неясным. Измерение самых тяжёлых нейтронных звёзд помогает определить, какие теоретические описания их внутреннего строения физически возможны.

Быстрое вращение добавляет ещё одно осложнение. Вращающаяся нейтронная звезда испытывает силы, помогающие ей противостоять гравитации. Учёных интересует, насколько массивной может стать нейтронная звезда до гравитационного коллапса в чёрную дыру и как быстро она может вращаться, не теряя устойчивости.

Остаётся и вопрос о том, как звезда приобрела свою необычайную скорость. Считается, что миллисекундные пульсары были разогнаны в ходе более раннего периода перетекания массы от компаньона. Вещество, закручиваясь к нейтронной звезде, передаёт ей момент импульса. Этот процесс может превратить старый относительно медленный пульсар в объект, вращающийся сотни раз в секунду. Наблюдаемая система красного паука может представлять более позднюю стадию эволюции, когда нейтронная звезда уже не накапливает вещество активно, но продолжает разрушать компаньона мощным излучением и потоками частиц.

Исследователи пока не установили непрерывную запись каждого оборота между отдельными сеансами наблюдений. Они планируют дальнейшие радионаблюдения с использованием канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода CHIME вместе с телескопом Грин-Бэнк. Эти измерения должны улучшить модель синхронизации и дать более ясную картину поведения системы.

Вопрос, который остаётся: если пульсар вращается 597 раз в секунду и при этом в семь раз тяжелее своего компаньона, то как долго продлится эта разрушительная связь — и не окажется ли, что мы наблюдаем не просто редкую систему, а один из возможных финалов эволюции двойных звёзд, который встречается гораздо чаще, чем мы думаем?