Новые горизонты астрофизики: IXPE раскрывает секреты пульсаров
Международная команда астрономов совершила важное открытие, проливающее свет на загадочное взаимодействие нейтронных звезд с окружающей их космической средой. Используя данные рентгеновского телескопа IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) и других обсерваторий НАСА, ученые исследовали уникальную двойную систему PSR J1023+0038 (J1023) — редкий пример «переходного миллисекундного пульсара», который периодически меняет свое состояние, переключаясь между фазами активной аккреции и спокойного излучения.
Это открытие не только меняет представления о механизмах излучения нейтронных звезд, но и ставит под сомнение прежние теории, согласно которым рентгеновские лучи генерируются аккреционным диском. Вместо этого оказалось, что ключевым источником высокоэнергетического излучения является пульсарный ветер — мощный поток частиц, разогнанных почти до скорости света.
Революция в понимании пульсаров
Нейтронные звезды — одни из самых экстремальных объектов во Вселенной. Когда массивная звезда завершает свою жизнь взрывом сверхновой, ее ядро может сжаться в сверхплотную нейтронную звезду, которая при определенных условиях превращается в пульсар — космический «маяк», испускающий узконаправленные пучки излучения.
Система J1023 особенно интересна, потому что она демонстрирует два разных режима. В активном состоянии пульсар поглощает вещество звезды-компаньона, формируя вокруг себя аккреционный диск. В спокойном состоянии он излучает регулярные радиоимпульсы, характерные для классических пульсаров.
Долгое время считалось, что рентгеновское излучение исходит именно из аккреционного диска. Однако данные IXPE показали, что его источником является пульсарный ветер, сталкивающийся с окружающей материей.
Ключом к открытию стало измерение поляризации рентгеновского и оптического излучения. Поляризация — это характеристика, показывающая, в каком направлении колеблются электромагнитные волны. Ученые обнаружили, что угол поляризации в обоих диапазонах совпадает, что указывает на общий механизм генерации излучения.
Телескоп IXPE впервые позволил измерить поляризацию рентгеновских лучей в космосе. Данные оптической поляризации были получены на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили. Дополнительные наблюдения провели рентгеновские обсерватории NICER и Swift, а также радиотелескоп VLA.
«Это открытие подтверждает, что пульсарный ветер — универсальный механизм, объясняющий излучение не только у изолированных пульсаров, но и в двойных системах», — отметил Франческо Коти Зелати, соавтор исследования.
Последствия для астрофизики
Результаты исследования бросают вызов традиционным моделям, предполагавшим доминирование аккреционного диска в рентгеновском излучении двойных систем. Теперь ясно, что пульсарный ветер играет ключевую роль в энерговыделении.
Ученые планируют продолжить изучение переходных миллисекундных пульсаров, чтобы уточнить теоретические модели. Эти исследования могут пролить свет на механизмы ускорения частиц до релятивистских скоростей, физику аккреции в экстремальных условиях и эволюцию нейтронных звезд в двойных системах.
IXPE, совместный проект НАСА и Итальянского космического агентства, продолжает открывать новые грани космических явлений, демонстрируя, что даже хорошо изученные объекты, такие как пульсары, способны удивлять.