Загадочный пульсар вращается в сотни раз медленнее, чем это возможно

Ученые обнаружили радиоволны, исходящие от объекта, похожего на пульсар, но с одной существенной оговоркой: он вращается в тысячи раз медленнее, чем большинство известных пульсаров, и в сотни раз медленнее, чем допускает современная теория.

Это не первый подобный сигнал, но самый экстремальный из обнаруженных, и он ставит под сомнение объяснения, предлагаемые для других подобных объектов. Астрономы лихорадочно пытаются разработать модель, объясняющую это явление, в то время как другие ищут новые примеры такой странности.

Пульсары – это быстро вращающиеся нейтронные звезды, образующиеся после взрыва сверхновых, которым не хватило мощности превратиться в черную дыру. Энергия взрыва заставляет их бешено вращаться, испуская радиоволны, подобно лучу маяка. С возрастом пульсары замедляются, их радиосигналы ослабевают и в конце концов исчезают.

Существует обратная зависимость между периодом вращения пульсара и силой его сигнала. Поэтому пульсары с периодом вращения более двух минут не обнаруживаются – их сигналы слишком слабы.

По крайней мере, так было до тех пор, пока новое поколение радиотелескопов не начало регистрировать объекты, известные как долгопериодические радиовсплески. Их сигналы имеют некоторые характеристики пульсаров, но слишком медленные для их яркости.

Недавно обнаруженный объект, ASKAP J1839-0756, является самым экстремальным примером: между его основными импульсами проходит 6,45 часов. Между основными импульсами наблюдаются более слабые, называемые интерпульсами. Это редкое явление для пульсаров, встречающееся лишь у 3% из них, но хорошо изученное.

Ю Винг Джошуа Ли, аспирант Сиднейского университета, руководивший открытием, объяснил, что это происходит, когда магнитные и вращательные оси нейтронной звезды сильно смещены. «Если бы магнитные полюса Земли находились близко к экватору, – сказал Ли, – и Земля испускала радиосигналы, как пульсар, наблюдатели в определенных точках видели бы сигналы разной силы».

Наличие вторичных импульсов – один из признаков, позволяющих предположить, что это пульсар, хотя и очень необычный. Ученые считают, что источник – магнетар, нейтронная звезда с исключительно сильным магнитным полем.

Однако, Ли признает, что существующие модели не объясняют, как магнетар может производить сигналы с такой периодичностью, ведь обычно промежутки между импульсами длятся всего несколько секунд. «Это непонятно, – сказал Ли. – Мы не можем даже строить догадки или объяснить это». Единственный известный магнетар с похожим периодом испускает рентгеновское излучение, которое у ASKAP J1839-0756 не обнаружено.

Альтернатива магнетару – совершенно новый класс объектов, непохожих ни на что виденное ранее, физика которых нам практически неизвестна.

За три года, прошедшие с момента обнаружения первого долгопериодического радиовсплеска, астрономы нашли достаточно примеров, чтобы понять, что это не случайность и не ошибка наблюдения. В прошлом году было обнаружено, что один из таких объектов, GLEAM-X J0704-37, является результатом взаимодействия красного и белого карликов, вращающихся вокруг друг друга с периодом 2,9 часа. Это создает радиолуч, который проносится по небу с той же периодичностью, имитируя пульсар.

Это открытие поставило вопрос о том, все ли долгопериодические радиовсплески имеют подобное происхождение. ASKAP J1839-0756 показывает, что нет.

Другие долгопериодические радиовсплески были обнаружены в плотно заселенных областях неба, что делает практически невозможным определение их источника в оптическом диапазоне. Как и GLEAM-X J0704-37, ASKAP J1839-0756 расположен в достаточно свободной области, что упрощает поиск, но в его случае красный карлик не был обнаружен.

Учитывая предполагаемое расстояние до объекта – 13 000 световых лет – все красные карлики, кроме самых маленьких, должны быть видны с помощью используемых инструментов. Напряженность поля, необходимая для создания сигнала ASKAP J1839-0756, как минимум в сто раз больше, чем у любого белого карлика, поэтому круг возможных объяснений сужается.

Другие теории, объясняющие некоторые долгопериодические радиовсплески, также плохо подходят для этого случая. Объекты с самыми короткими периодами могли бы быть обычными пульсарами, у которых какой-то исключительный фактор позволяет им продолжать излучать сигнал, несмотря на необычно медленное вращение. Это возможно для объектов с периодом 18 минут, но трудно представить, как это может работать для объекта в 15 раз медленнее. Широкий спектр сигнала исключает инопланетян, если, конечно, вы не из тех, кто всегда видит во всем инопланетян.

Ли сообщил, что команда продолжает наблюдать за импульсами, которые не прекращаются. Кроме того, они «сделали все возможное на данный момент», чтобы найти источник в других диапазонах волн. Он не ожидает, что наблюдения на более крупных телескопах помогут разрешить эту загадку.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.