Коли масивні зірки досягають кінця свого життєвого циклу, вони вибухають у масивній надновій і скидають більшу частину свого матеріалу. Залишився "мільсунд пульсар", супер щільна, високомагнітна нейтронна зірка, яка швидко крутиться і випромінює пучки електромагнітного випромінювання. Врешті-решт, ці зірки втрачають свою обертальну енергію і починають сповільнюватися, але вони можуть знову прискоритись за допомогою супутника.
Згідно з недавнім дослідженням, міжнародна команда вчених стала свідком цієї рідкісної події під час спостереження за ультра повільним пульсаром, розташованим у сусідній галактиці Андромеди (XB091D). Результати їх дослідження показали, що цей пульсар прискорюється протягом останніх мільйона років, що, ймовірно, є результатом захопленого товариша, який з того часу відновлює свою швидку швидкість обертання.
Зазвичай, коли пульсар поєднується зі звичайною зіркою, в результаті виходить двійкова система, що складається з пульсару та білого карлика. Це відбувається після того, як пульсар зніме зовнішні шари зірки, перетворивши її в білого карлика. Матеріал із цього зовнішнього шару утворює накопичувальний диск навколо пульсару, який створює «гарячу точку», яка яскраво випромінюється в спектрі рентгенівських променів і де температура може сягати мільйонів градусів.
Команду очолював Іван Золотухін з Астрономічного інституту Стернберга при Московському державному університеті імені Ломоносова (МГУ), до складу якого входили астрономи з Університету Тулузи, Національного інституту астрофізики (INAF) та Смітсонівської астрофізичної обсерваторії. Результати дослідження були опубліковані в Астрофізичний журнал під назвою «Найповільніший спінінг-рентгенівський пульсар у позагалактичному кульовому скупченні».
Як вони заявляють у своїй роботі, виявлення цього пульсару стало можливим завдяки даним, зібраним космічною обсерваторією XMM-Newton за 2000-2013 роки. У цей час XMM-Newton зібрала інформацію про приблизно 50 мільярдів рентгенівських фотонів, яку об’єднали астрономи з МДУ ім. Ломосова у відкриту онлайн-базу даних.
Ця база даних дозволила астрономам детальніше ознайомитися з багатьма раніше виявленими об’єктами. Сюди входить XB091D, пульсар із періодом секунд (він же "другий пульсар"), розташований в одному з найдавніших кульових скупчень зірок у галактиці Андромеда. Однак знайти рентгенівські фотографії, які дозволили б їм охарактеризувати XB091D, було непростим завданням. Як пояснив Іван Золотухін у прес-релізі МДУ:
«Детектори на XMM-Ньютоні кожні п’ять секунд виявляють лише один фотон від цього пульсару. Тому пошук пульсарів серед обширних даних XMM-Newton можна порівняти з пошуком голки в копиці сіна. Насправді для цього відкриття нам довелося створити абсолютно нові математичні засоби, які дозволяли нам шукати та витягувати періодичний сигнал. Теоретично для цього методу існує багато застосувань, в тому числі і поза астрономією ».
Грунтуючись на загальних 38 спостереженнях XMM-Newton, команда дійшла висновку, що цей пульсар (який був єдиним відомим в даний час пульсаром поза нашою галактикою), знаходиться на самих ранніх стадіях "омолодження". Коротше кажучи, їхні спостереження вказували на те, що пульсар почав прискорюватися менш ніж 1 мільйон років тому. Цей висновок ґрунтувався на тому, що XB091D є найповільнішим обертовим пульсаром кульового скупчення, відкритим на сьогоднішній день.
Нейтронна зірка завершує один оборот за 1,2 секунди, що в 10 разів повільніше, ніж попередній рекордсмен. Зі даних, які вони спостерігали, вони також змогли охарактеризувати довкілля навколо XB091D. Наприклад, вони виявили, що пульсар та його двійкова пара розташовані у надзвичайно щільному кульовому скупченні (B091D) в галактиці Андромеди - приблизно 2,5 мільйона світлових років.
Цей кластер оцінюється у 12 мільярдів років і містить мільйони старих, слабких зірок. Тим часом він є сузіркою 0,8 сонячної маси, а сама двійкова система має період обертання 30,5 годин. І приблизно за 50 000 років, за їхніми оцінками, пульсар пришвидшиться достатньо, щоб знову було встановлено період обертання, виміряний в мілісекундах - тобто мілісекундний пульсар.
Цікаво, що розташування XB910D в цьому величезному регіоні зірок надвисокої щільності дозволило захопити компаньйона близько мільйона років тому і почати в першу чергу процес омолодження. Як пояснив Золотухін:
«У нашій галактиці таких повільних пульсарів рентгенівських променів не спостерігається у 150 відомих кульових скупченнях, оскільки їх ядра не є великими і досить щільними, щоб утворювати близькі бінарні зірки з досить високою швидкістю. Це вказує на те, що ядро кластера B091D з надзвичайно щільним складом зірок у XB091D набагато більше, ніж у звичайного кластера. Тож ми маємо справу з великим і досить рідкісним об'єктом - з щільним залишком маленької галактики, яку колись пожирала галактика Андромеда. Щільність зірок тут, в регіоні, що становить близько 2,5 світлових років, приблизно в 10 мільйонів разів вище, ніж в околицях Сонця. "
Завдяки цьому дослідженню та математичним інструментам, розробленим командою для його пошуку, астрономи, ймовірно, зможуть переглянути багато раніше виявлених об’єктів у найближчі роки. У цих масивних наборах даних може бути багато прикладів рідкісних астрономічних подій, які лише чекають, коли вони стануть свідками та охарактеризовані належним чином.
Подальше читання: Астрофізичний журнал, Московського державного університету імені Ломоносова
