Астрономы обнаружили самую медленно вращающуюся нейтронную звезду с радиоволновым излучением из всех когда-либо наблюдавшихся; ей требуется почти час, чтобы совершить полный оборот.
Это может показаться довольно быстрым, но известно, что эти мертвые звезды вращаются так быстро, что некоторые совершают 700 полных оборотов каждую секунду. Даже самые неторопливые из 3 000 открытых на сегодняшний день радиоизлучающих нейтронных звезд, или пульсаров, совершают полный оборот за секунду или около того. Однако эта сверхнеторопливая нейтронная звезда, получившая обозначение ASKAP J1935+2148 и расположенная в 16 000 световых лет от Земли, излучает радиоизлучение слишком медленно, чтобы соответствовать современным теориям, описывающим поведение этих плотных звездных остатков.
"Изучая радиоизлучающие нейтронные звезды, мы привыкли к крайностям, но открытие компактной звезды, вращающейся так медленно и при этом излучающей радиоволны, было неожиданным", — говорит Бен Стапперс, член команды, занимающейся исследованием. Оно демонстрирует, что расширение границ нашего поискового пространства с помощью нового поколения радиотелескопов позволяет обнаружить сюрпризы, которые бросают вызов нашему пониманию".
Нейтронные звезды, подобные ASKAP J1935+2148, рождаются, когда у массивных звезд, масса которых примерно в восемь-десять раз больше массы Солнца, заканчивается топливо, необходимое для ядерного синтеза в их ядрах. При этом прекращается давление внешнего излучения, которое в течение миллионов (иногда миллиардов) лет поддерживало звезду против внутреннего давления ее собственной гравитации. Как только этот поток энергии прекращается, ядро звезды разрушается, что приводит к взрыву сверхновой, в результате которого сдуваются ее внешние слои и большая часть массы. В результате образуется звездный остаток, масса которого в один-два раза больше массы Солнца, сжатый до ширины 20 километров.
Экстремальное рождение этой нейтронной звезды заставляет электроны дробиться на протоны, создавая море нейтронов такой плотности, что если бы столовая ложка материала объекта была доставлена на Землю, то ее вес составил бы 1 миллиард тонн — примерно столько же, сколько весит Эверест. Но это еще не все. У коллапса есть и другое экстремальное последствие. Подобно тому, как конькобежец на Земле втягивает руки, чтобы увеличить скорость вращения из-за сохранения углового момента, быстрое уменьшение ширины звездного ядра означает, что молодые образцы этих мертвых звезд могут вращаться быстрее, чем лопасти блендера.
Молодые нейтронные звезды также обладают одними из самых сильных магнитных полей в известной Вселенной, что заставляет их излучать высококоллимированные радиоволны со своих полюсов. Когда эти нейтронные звезды вращаются, лучи распространяются по всему космосу, делая пульсары почти подобием небесных маяков. Однако по мере старения нейтронных звезд их вращение замедляется, и они больше не могут питать свое радиоизлучение, подобное маяку. Именно это делает ASKAP J1935+2148, впервые замеченную радиотелескопом ASKAP, расположенным в радиоастрономической обсерватории Мерчисон в Западной Австралии, такой сложной для расшифровки. Медленное вращение этой нейтронной звезды указывает на ее преклонный возраст, но каким-то образом она все еще излучает радиоволны.
"Очень необычно обнаружить кандидата в нейтронные звезды, излучающего радиопульсации таким образом. Тот факт, что сигнал повторяется в таком неторопливом темпе, просто необычен", — говорится в заявлении руководителя группы Маниши Калеб из Института астрономии Сиднейского университета. «Интригует то, что этот объект демонстрирует три различных состояния излучения, каждое из которых по своим свойствам совершенно не похоже на другие». Ученый добавил, что 64 радиоантенны радиотелескопа MeerKAT в ЮАР сыграли важную роль в различении этих состояний излучения. "Если бы сигналы не исходили из одной и той же точки неба, мы бы не поверили, что это один и тот же объект, излучающий разные сигналы", — продолжил Калеб.
Команде еще предстоит ответить на вопросы, касающиеся ASKAP J1935+2148, включая внешнюю возможность того, что это может быть вовсе не нейтронная звезда.
Все еще остается шанс, что ASKAP J1935+2148 на самом деле может быть белым карликом — компактным звездным трупом, который остается после гибели ядра меньшей звезды, например Солнца. Однако для получения сигнала такого типа, который наблюдался с помощью радиотелескопов ASKAP и MeerKAT, этот изолированный белый карлик должен был бы обладать чрезвычайно сильным магнитным полем.
Такие объекты никогда не наблюдались в области пространства, занимаемой ASKAP J1935+2148. Это означает, что такое объяснение просто не подходит к выбросам ASKAP J1935+2148 так же хорошо, как медленно вращающаяся нейтронная звезда с экстремальным магнитным полем.
Тем не менее, потребуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить истинную природу ASKAP J1935+2148 и определить, является ли она белым карликом или нейтронной звездой, нарушающей правила. Каким бы ни был результат, он поставит под сомнение наше понимание последних этапов звездной эволюции.
"Возможно, это даже заставит нас пересмотреть сложившиеся десятилетиями представления о нейтронных звездах и белых карликах, о том, как они излучают радиоволны и какова их популяция в нашей галактике Млечный Путь", — заключил Калеб.