Обнаружен источник загадочного гамма-излучения

МОСКВА, 3 фев — РИА Новости. Вычисления, выполненные десятками тысяч добровольцев, участвующих в проекте Einstein@Home, позволили установить, что за неизвестным источником гамма-лучей скрывается двойная система, состоящая из быстро вращающейся нейтронной звезды и ее звездного спутника. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В 2014 году космический гамма-телескоп НАСА Fermi обнаружил источник гамма-лучей, а также рентгеновского и светового излучения, получивший имя PSR J2039−5617. Ученые предполагали, что это — быстро вращающаяся нейтронная звезда, находящаяся в центре двойной системы, но четких доказательств не было. Теперь объединенные усилия добровольцев из проекта Einstein@Home подтвердили эту гипотезу.

Нейтронные звезды представляют собой компактные остатки взрывов сверхновых и состоят из чрезвычайно плотной материи. Их диаметр составляет около 20 километров, и они весят больше, чем Солнце. Из-за своих сильных магнитных полей и быстрого вращения они испускают радиоволны и энергичные гамма-лучи, что делает их похожими на космические маяки. Если эти лучи направлены на Землю во время вращения нейтронной звезды, она становится видимой как пульсирующий источник радио или гамма-излучения — так называемый пульсар.

"В течение многих лет мы подозревали, что в центре источника PSR J2039−5617 находится пульсар — быстро вращающаяся нейтронная звезда, — приводятся в пресс-релизе Института гравитационной физики Макса Планка в Ганновере слова одного из авторов исследования, аспиранта Института Альберта Эйнштейна Ларса Нидера (Lars Nieder). — Но приоткрыть завесу и обнаружить пульсации гамма-излучения можно было только с вычислительной мощностью Einstein@Home".

Используя архивные данные 11 лет наблюдений космического гамма-телескопа Fermi и точные координаты звездного неба, полученные от космического телескопа Европейского космического агентства Gaia, ученые разработали вычислительные методы поиска периодических пульсаций гамма-квантов, зарегистрированных телескопом Fermi, и передали алгоритмы участникам гражданского научного проекта Einstein@Home.

По оценкам исследователей, для обработки информации на одном компьютере потребовалось бы около 500 лет. С использованием ресурсов Einstein@Home это было сделано за два месяца.

Результаты показали, что система J2039−5617 состоит из нейтронной звезды, вращающейся со скоростью примерно 377 оборотов в секунду, и находящегося на орбите с ней звездного спутника массой примерно одну шестую часть Солнца. Пульсар медленно, но верно испаряет эту звезду.

"Для J2039-5617 действуют два основных процесса, — объясняет руководитель исследования доктор Колин Кларк (Colin Clark) из Центра астрофизики Джодрелла Бэнка. — Пульсар нагревает одну сторону легкого спутника, которая кажется более яркой и голубоватой. Кроме того, спутник искажается гравитационным притяжением пульсара, в результате чего видимый размер звезды меняется по орбите".

Новые, более детальные наблюдения с помощью оптических телескопов позволили авторам определить и другие свойства экзотической системы. Оказалось, что орбитальный период двойной звезды составляет 5,5 часов, орбита спутника немного и непредсказуемо меняется со временем, а яркость системы варьируется в зависимости от того, с какой стороны от нейтронной звезды находится спутник по отношению к Земле.

"Мы обнаружили, что орбитальный период спутника в течение 11 лет незначительно и непредсказуемо менялся — всего на десять миллисекунд, но поскольку мы знаем время прибытия каждого гамма-фотона от пульсара с точностью до микросекунд, даже это много!" — говорит Нидер.

Исследователи предполагают, что изменения орбитального периода связаны с крошечными изменениями формы спутника, вызванными его магнитной активностью. Подобно нашему Солнцу, спутник может проходить циклы активности, изменяющееся магнитное поле взаимодействует с плазмой внутри звезды и деформирует ее. При изменении формы звезды ее гравитационное поле также меняется, что, в свою очередь, влияет на орбиту пульсара. Это объясняет наблюдаемые вариации орбитального периода.

Авторы надеются, что в будущем среди десятков подобных источников гамма-излучения, обнаруженных космическим телескопом Fermi они смогут обнаружить еще пульсары, спрятанные в двойных системах.