Астрономы фиксируют редкое космическое поведение звезд в двойной системе

Странное поведение пары звезд в плотном скоплении под названием Terzan 5, расположенном в 19 000 световых лет от Земли, привлекло внимание международной группы астрономов. «Мы наблюдали экзотическую звездную двойную систему, используя рентгеновские лучи и радиоволны», - говорит астрофизик из Университета Альберты Крейг Хейнке. «Всего 10 лет назад мы знали о нейтронных звездах, которые были пульсарами, и нейтронных звездах, которые аккрецировали материю от звезд-компаньонов, но ни одной, которая была одной, потом второй и снова первой». Ученые из группы MAVERIC наблюдали необычное переключение на новых изображениях, используя данные собранные рентгеновской обсерваторией NASA Chandra почти за 15 лет. Звездная система была описана в исследовании 2018 года, проведенном под руководством выпускника Араша Бахрамяна, ныне работающего в Университете Кертина. В этой системе нормальная звезда и плотная нейтронная звезда вращаются вокруг друг друга, и иногда видно, что звездный материал поглощается более плотной нейтронной звездой - явление, иногда называемое звездным вампиризмом. Но необычно, что потом поток прекращается, и сильное магнитное поле нейтронной звезды ускоряет частицы почти до скорости света, генерируя сильные радиоизлучения - образуя пульсар.

«Мы знаем только несколько таких звезд, которые переключаются между состояниями, называемых переходными миллисекундными пульсарами», - сказал Грегори Сиваков, который является одним из исследователей команды MAVERIC.

«Мы долго думали, что нейтронные звезды должны съесть материал соседней звезды, чтобы раскрутиться до таких быстрых скоростей, но только с переходными миллисекундными пульсарами мы нашли серебряную пулю, которая доказала, что наша гипотеза, вероятно, была верна».

По словам Сивакова, известны только три подтвержденных примера этих систем изменения идентичности. Первый был обнаружен в 2013 году с помощью орбитального телескопа Чандра и нескольких других рентгеновских и радиотелескопов, что, по его словам, делает новое изображение системы еще более захватывающим.

«Первая из этих обнаруженных систем вызвала огромное волнение, поскольку они представляли собой священный грааль рентгеновской астрономии: показать, что аккрецирующие нейтронные звезды могут «включаться» как пульсары», - сказал Хейнке.

«Но они также породили множество новых вопросов и было очень трудно найти системы, подобные этой, чтобы узнать больше. Эта находка открывает новый способ поиска этих объектов, когда мы узнаем о них больше, и надеюсь скоро мы начнем разгадывать их тайны».

Астрономы обнаружили гигантскую нейтронную звезду

Международная группа астрономов обнаружила самую массивную нейтронную звезду из известных науке. Открытие опубликовано в журнале Nature Astronomy. При этом отмечается, что обнаруженная нейтронная звезда крайне плотная - ее диаметр составляет всего 30 км при массе в 4,32 * 1030 кг. Другими словами, она в 722 тыс. раз тяжелее Земли. J0740+6620 находится в 4,6 тыс. световых лет от Земли. Массу нейтронной звезды исследователям удалось вычислить благодаря задержке Шапиро - этот эффект проявляется в замедлении света, который проходит вблизи массивного объекта. Чем массивнее объект, тем выше задержка. Открытие заставило ученые пересмотреть существующие представления о пороге массы, после которого нейтронная звезда превращается в черную дыру. Ранее считалось, что этот порог составляет около 2,01 массы Солнца - однако обнаруженный объект имеет массу 2,17 масс Солнца.

В космосе нашли объект, опровергающий законы физики

Астрономы обнаружили нейтронную звезду с сильным магнитным полем, выбрасывающую струю плазмы. Такое поведение неожиданно для объектов с подобными характеристиками и не было предсказано современной теорией. Группа, возглавляемая исследователями из Амстердамского университета, наблюдала за объектом под названием Swift J0243.6+6124. Астрономы заметили, что его поведение отклоняется от теоретических предсказаний: нейтронная звезда испускает так называемую релятивистскую струю, хотя ее мощное магнитное поле должно было предотвратить это. Работу с неожиданными выводами ученые опубликовали в журнале Nature, передает Naked Science. Как сказал один из соавторов исследования, нейтронные звезды — это трупы звезд. Наряду с черными дырами они представляют собой финальную стадию звездной эволюции. Интересно, что существование нейтронных звезд было предсказано теорией еще в 30-е годы, но первый такой объект обнаружили случайно в 1967-м. В сущности, нейтронные звезды — остатки взрыва сверхновых, они сверхплотные и быстровращающиеся. Магнитное поле у таких космических тел за счет высокой скорости вращения всегда очень мощное, в триллионы раз больше, чем у Солнца, но со временем ослабевает из-за замедления вращения.

Релятивистская струя, в свою очередь, появляется благодаря взаимодействию магнитного поля с аккреционным диском вокруг нейтронной звезды. Однако магнитное поле не должно быть слишком мощным, ведь оно бы отталкивало вещество от нейтронной звезды. По крайне мере, ученые полагали так раньше.

Сами по себе релятивистские струи, или джеты, — это струи плазмы, вырывающиеся из центра объектов. У нейтронных звезд, как правило, наблюдается два джета, направленных в противоположные стороны. Иногда нейтронные звезды обнаруживаются рядом со звездами и «перетягивают» с них вещество, а джеты, летящие через него на околосветовой скорости, создают взрывы, что выглядит впечатляюще. Кроме того, это позволяет идентифицировать не слишком мощные релятивистские струи.

Именно так удалось увидеть джет у Swift J0243.6+6124 (компонент двойной системы со звездой-донором). "Магнитное поле нейтронной звезды, которую мы изучали, примерно в 10 триллионов раз сильнее, чем у Солнца, так что мы впервые наблюдали джет, исходящий от нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем", — говорит один из авторов исследования. Открытие играет важную роль в понимании того, как формируются релятивистские струи, которые пока не так хорошо изучены.

Телескоп Hubble обнаружил загадочный инфракрасный источник в относительной близости от нейтронной звезды

Космическое пространство полно необычных сигналов и источников излучения, природа которых все еще не ясна астрофизикам. Пример – так называемые быстрые радиовсплески (Fast Radio Bursts — FRB), мощные миллисекундные вспышки радиоизлучения, происходящие по несколько тысяч раз в день, но до сих пор остающиеся загадкой. Теперь же астрономы обнаружили новый непонятный источник, на этот раз в инфракрасном (тепловом) диапазоне электромагнитного излучения. Обнаружен он учеными при помощи космического телескопа Hubble в окрестностях нейтронной звезды, расположенной в относительной близости от Солнца — около 800 световых лет. Странное излучение было обнаружено группой исследователей под руководством Университета штата Пенсильвания (США) в сотрудничестве с турецкими учеными. Изучение источника излучения поможет лучше понять эволюцию нейтронных звезд — чрезвычайно плотных объектов, которые остаются на месте взрывов сверхновых. «Эта особенная нейтронная звезда принадлежит группе из семи расположенных неподалеку рентгеновских пульсаров — так называемой Великолепной семерке (астрономы полагают, что это молодые одиночные нейтронные звезды с сильным магнитным полем), которые горячее, чем должны были бы быть, учитывая их возраст и энергетику, получаемую за счет торможения», — пояснила Беттина Поссельт, профессор астрономии из Университета Пенсильвании, автор статьи в The Astrophysical Journal. — Мы обнаружили широкую область инфракрасного излучения вокруг этой нейтронной звезды RX J0806.4-4123, протяженность которой составляет порядка 200 астрономических единиц (2,5 расстояния от Солнца до Плутона) от пульсара».

Астрономы впервые обнаружили нейтронную звезду, ассоциированную со столь протяженным источником излучения, причем только в инфракрасном диапазоне.

Основываясь на прошлых наблюдениях, астрономы уверены, что видят гораздо более интенсивное инфракрасное излучение, чем может исходить от этой нейтронной звезды. «Все излучение, что мы видим, скорее всего приходит не от самой нейтронной звезды. Там должно быть что-то кроме», — считает Поссельт.

Для объяснения этого феномена ученые предложили две версии. Первая связана с наличием вокруг нейтронной звезды протяженного диска, преимущественно из пыли. «Одна из гипотез связана с наличием так называемого диска обратной аккреции, который остался вокруг нейтронной звезды после взрыва сверхновой, — пояснила Беттина Поссельт. — Такой диск должен состоять из материи массивной звезды-прародителя. Его дальнейшее взаимодействие с нейтронной звездой должно нагревать пульсар и останавливать его вращение. Если наличие такого диска подтвердится, это может изменить наше общее понимание эволюции нейтронных звезд».

Предполагается, что после взрыва сверхновой часть вещества не улетает «в бесконечность», а выпадает обратно на образовавшуюся нейтронную звезду или остается вращаться вокруг нее в виде диска.

Второе объяснение может быть связано с так называемым «плерионом». Плерион (англ. pulsar wind nebula) — термин, означающий подпитывание туманности, образующейся после взрыва сверхновой, ветром пульсара.

«Плерион может возникать, когда частицы ускоряются электрическим полем, производимым быстрым вращением нейтронной звезды вместе с сильным магнитным полем. По мере движения нейтронной звезды в межзвездной среде на сверхзвуковых скоростях в месте столкновения межзвездной среды и ветра пульсара возникает ударная волна. Ускоренные частицы излучают синхротронное излучение, вызывая протяженное инфракрасное излучение, которое мы наблюдаем. Обычно плерионы видны в рентгеновском диапазоне, и видеть их только в инфракрасном весьма необычно и волнительно», — отметила Поссельт.

Обычно природа нейтронных звезд изучается астрономами на основе наблюдений в радио- и рентгеновском диапазонах. Новое же открытие продемонстрировало, что важная информация об этих объектах может быть получена и в инфракрасном диапазоне длин волн. Будущие исследования подобных объектов ученые связывают с планируемым на 2021 год выведением на орбиту космического телескопа имени Джеймса Вебба, что позволит лучше понять природу и эволюцию нейтронных звезд.

Световое эхо нейтронной звезды позволит точнее измерять космические расстояния

В конце 2013 г., когда нейтронная звезда, расположенная в центре одной из самых необычных сверхновых нашей галактики, разразилась мощным выбросом рентгеновских лучей, световые эхо, образовавшиеся в результате отражения рентгеновского излучения от окружающих звезду облаков пыли, дали астрономам превосходный инструмент для измерения космических расстояний.

Сверхновая Циркуль X-1 представляет собой довольно необычный для Млечного пути космический объект. Находящаяся в плоскости галактики, сверхновая Циркуль X-1 представляет собой мерцающие остатки двойной звезды, взорвавшейся всего лишь 2500 лет назад. Эта система состоит из планетарной туманности и лежащей в её центре нейтронной звезды — невероятно плотного сколлапсировавшего ядра взорвавшейся звезды, вокруг которого до сих пор обращается звезда-компаньон.

Эта система называется рентгеновской двойной звездой, поскольку она излучает в рентгеновском диапазоне, по мере того как материя со звезды-компаньона перетекает на более плотную нейтронную звезду, разогреваясь в этом процессе до высоких температур.

«В конце 2013 г. нейтронная звезда на два месяца стала самым ярким источником в рентгеновском небе, — объясняет профессор астрономии Висконсинского университета в Мадисоне, США, Себастьян Хайнц. — Затем она вновь погасла».

Измеряя задержку между прибытием к Земле прямых и отраженных от облаков пыли рентгеновских лучей, астрономы смогли рассчитать расстояние до сверхновой Циркуль X-1, которое составило 30700 световых лет.

Исследование появилось в журнале The Astrophysical Journal.