Космическое танго "черной вдовы": найден необычный пульсар

Пульсары представляют собой нейтронные звезды - компактные остатки от взрывов массивных звезд. Некоторые из них вращаются вокруг своей оси со скоростью сотни оборотов в секунду, посылая пучки излучения в космическое пространство. До сих пор их находили только по характерному импульсному радиоизлучению. Теперь ученые из Института Макса Планка при содействии коллег из Института гравитационной физики имени Альберта Эйнштейна (AEI) в Ганновере обнаружили миллисекундный пульсар исключительно по его импульсному гамма-излучению. Новый метод анализа данных, разработанный AEI, имеет решающее значение для достижения успеха. Этот пульсар сопровождает необычная коричневая звезда-компаньон, которую он медленно разрушает и испаряет, отсюда и название "Черная вдова".

Еще в 1994 году астрономы обнаружили источник сильного гамма-излучения в созвездии Центавра. Тогда и заподозрили, что его источником является пульсар. Теперь группа ученых под руководством Хольгера Плетша из АЕИ благодаря новым методам анализа данных нашла "виновника": им оказался миллисекундный гамма-пульсар PSR J1311-3430.

Для однозначной идентификации гамма-пульсара астрономы должны с очень высокой точностью знать его свойства, а в особенности частоту вращения. Если пульсар находится в двойной системе, то аналитическая проблема становится еще более сложной: по крайней мере, должны быть определены три дополнительных параметра орбиты.

"Мы разработали особенно эффективный метод для поиска гамма-миллисекундных пульсаров, в том числе в двойных системах, при помощи спутника Ферми, принадлежащего НАСА, рассказывает Хольгер Плетш, ведущий автор статьи, опубликованной в Science. - Новый метод анализа позволил нам провести поиск просто "вслепую". В наших изысканиях были использованы данные, собранные гамма-спутником в общей сложности за четыре года".

Пульсар PSR J1311-3430 вращается со скоростью 390 оборотов в секунду, испуская гамма-фотоны в пространство в виде пучка, подобно маяку. Примерно за один миллион оборотов пульсара один фотон достигает детектора на борту Ферми.

Гамма-сигнал также рассказал астрономам многое о звезде-компаньоне пульсара: орбитальное движение двойной системы модулирует время прибытия фотонов. "Компаньон нашего пульсара мал и необычайно плотен", говорит директор АЕИ Брюс Аллен. "Он, по меньшей мере, в восемь раз массивнее Юпитера, но размером не более 60 процентов его радиуса". Исходя из этой информации, исследователи вычислили плотность спутника, который оказался почти в 30 раз плотнее, чем Солнце.

Предположительно, этот небольшой спутник - остатки звезды, которая раньше вращалась вокруг пульсара. Со временем пульсар пожирал вещество из своего спутника, тем самым ускоряя собственное вращение. Пульсар и его компаньон приближались все ближе и ближе друг к другу.

"В настоящее время осталось только ядро звезды, предположительно состоящее в основном из гелия. Оно нагревается от излучения пульсара и буквально испаряется", - говорит Хольгер Плетш. Астрономы называют этот тип пульсаров "черной вдовой", по аналогии с одним из видов самок пауков, который убивает мелких самцов после спаривания. В далеком будущем PSR J1311-4330, возможно, полностью испарит своего компаньона и дальше будет путешествовать по пространству уже в одиночку.

И это еще не все: "Наше открытие также устанавливает несколько новых рекордов, - объясняет Брюс Аллен. - В настоящее время эта странная космическая пара вращается вокруг общего центра масс почти по идеально круговой траектории за 93 минуты. Это самый короткий орбитальный период из всех известных пульсаров в двойных системах.