За гранью тишины: пульсар-долгожитель бросает вызов «линии смерти»

Астрономы долгое время считали, что существует теоретический предел, так называемая «линия смерти», за которым старая и угасающая звезда больше не может поддерживать когерентное радиоизлучение. Но наблюдения за пульсаром PSR J2129+4119, проведенные с помощью крупнейшего в мире сферического радиотелескопа FAST, бросают вызов этим представлениям, открывая окно в сложные и активные процессы, происходящие в недрах звезды, которую считали находящейся на грани тишины.

Используя беспрецедентную чувствительность телескопа FAST с его пятисотметровой апертурой, международная команда астрономов под руководством Хабтаму Менберу Тедилы из Китайской академии наук провела детальное исследование близлежащего пульсара PSR J2129+4119. Этот пульсар, расположенный на расстоянии примерно 7500 световых лет и открытый в 2017 году, является объектом с возрастом около 342,8 миллионов лет.

Что делает его особенно интригующим, так это его положение значительно ниже условной «линии смерти», что, согласно теории, должно было бы означать прекращение устойчивого радиоизлучения. Однако наблюдения FAST показали совершенно иную картину, представив пульсар как динамичный и сложный объект с богатым набором излучательных поведений.

Результаты, опубликованные на сервере препринтов arXiv, демонстрируют, что PSR J2129+4119 обладает устойчивым и многомодальным поведением. Астрономы идентифицировали три четко выраженных режима его излучения: периоды полного молчания, известные как нуллинг, когда излучение прекращается на время от нескольких до сотен периодов; фазы слабых импульсов; и фазы регулярного излучения. Измеренная доля нуллинга составила приблизительно 8,13%, что указывает на относительно редкие, но регулярные периоды затухания. Помимо этого, пульсар периодически генерирует редкие яркие импульсы, что еще больше подчеркивает его нестабильную и активную природу.

Одним из самых значительных открытий стало наблюдение четких признаков модуляции субимпульсов — явления, при котором радиоизлучение дрейфует внутри основного профиля импульса, создавая узор, похожий на биение.

Кроме того, примерно в 64% регулярных импульсов была обнаружена квазипериодическая микроструктура со средней периодичностью 4,57 миллисекунды и средней шириной 4,3 миллисекунды. Это указывает на чрезвычайно быстрые и мелкомасштабные процессы в магнитосфере пульсара. Поляризационные измерения показали высокую степень линейной поляризации как для регулярных, так и для слабых импульсов, а также небольшой угол падения, что соответствует почти тангенциальному лучу зрения относительно магнитной оси звезды.

Наблюдения также выявили асимметрию в излучении до и после периодов нуллинга. Оказалось, что регулярные импульсы, следующие сразу за периодом затухания, демонстрируют усиленные компоненты замыкания по сравнению с импульсами, предшествовавшими нулю. Этот факт авторы исследования интерпретируют как свидетельство постепенной реактивации магнитосферы, а не как следствие чисто геометрических изменений, таких как вращение звезды. Это означает, что механизмы, отвечающие за генерацию когерентного излучения, после паузы «запускаются» заново, набирая силу.

В заключении ученые подчеркивают, что разнообразное поведение PSR J2129+4119, включая модуляцию, асимметрию и микроструктуру, позволяет предположить, что его магнитосфера функционирует вблизи критического порога, балансируя на грани включения и выключения когерентного радиоизлучения. Это делает данный пульсар бесценной природной лабораторией, которая предоставляет астрономам уникальные ограничения на физические условия, необходимые для активации или подавления радиоизлучения пульсаров, углубляя наше понимание этих экзотических объектов даже на закате их жизни.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях