Виявлено пульсуюче гамма-випромінювання мертвих зірок

Космічний телескоп, що сканує небо на наявність гамма-променів, додав до свого каталогу сотні нових потужних мертвих зірок.

Додавання 294 раніше неідентифікованих зірок означає, що каталог гамма-пульсарів Фермі тепер містить понад 340 об’єктів – значний крок вперед з моменту початку спостережень на Великому телескопі Фермі у 2008 році, коли було відомо менше 10 таких пульсарів.

Нещодавно опублікований Третій каталог гамма-пульсарів Великого телескопа Фермі – це справжня скарбниця інформації, яка допоможе нам зрозуміти ці загадкові об’єкти.

“Пульсари зачіпають широкий спектр астрофізичних досліджень, від космічних променів і зоряної еволюції до пошуку гравітаційних хвиль і темної матерії”, – говорить астрофізик Девід Сміт з Бордоської астрофізичної лабораторії, яка є частиною Французького національного центру наукових досліджень (CNRS).

“Цей новий каталог містить повну інформацію про всі відомі гамма-пульсари з метою просування нових напрямків досліджень”.

Пульсари є одними з найбільш екстремальних об’єктів у Всесвіті. Вони є підкатегорією нейтронних зірок, які самі є зруйнованими ядрами масивних зірок, які недостатньо масивні, щоб перетворитися на чорну діру.

Різниця між звичайною нейтронною зіркою і пульсаром полягає в пульсуванні. Пульсари випромінюють потужні струмені випромінювання зі своїх полюсів, наче прожектор, що пронизує простір.

Інша річ, яку роблять пульсари – це обертання, часто неймовірно швидке. І ми говоримо про дуже швидке обертання. Відомі як мілісекундні пульсари (MSP), деякі з цих зірок можуть завершити один оберт за 10 мілісекунд.

Найшвидший з відомих пульсарів обертається 716 разів на секунду. Ось кілька імпульсів пульсара, переписаних у звук, щоб ви могли уявити, що це означає.

Обертаючись, ці промені можуть проноситися повз Землю, наче космічний маяк.

Нам відомо близько 3400 пульсарів. У більшості з них промені випромінювання лежать у діапазоні радіохвиль. Але невелика кількість пульсарів може вивергати найпотужніше відоме випромінювання у Всесвіті – гамма-промені. Гамма-пульсари прискорюють частинки до надзвичайно високих енергій у своїх потужних магнітних полях, що призводить до спалахів потужного, невидимого світла.

Згідно з новим каталогом, близько 10 відсотків відомих пульсарів зараз є випромінювачами гамма-випромінювання. Хоча те, що нам вдається виявити, може бути схильне до певного упередження відбору – наприклад, через обмеження нашої технології – це досить значна вибірка, щоб зрозуміти, що робить пульсар гамма-випромінювачем, порівняно з радіопопуляцією.

Існують також інші способи використання нової популяції. Пульсари часто надзвичайно точні у своїх хронометражах, особливо ті, що мають швидкість обертання в мілісекундній шкалі, 144 з яких включено до каталогу. Це означає, що їх можна використовувати для таких застосувань, як космічна навігація, що важливо, оскільки все більше місій вирушають до зірок.

Ми також можемо використовувати їх для виявлення гравітаційних хвиль на основі аномалій у часі сигналів. Вони можуть вказувати на розширення і стиснення простору-часу, які відбуваються при проходженні гравітаційної хвилі від масивної події. І ми можемо використовувати їх для проведення тестів теорії відносності.

“До Фермі ми не знали, чи будуть ЧДП видимими при високих енергіях, але виявилося, що вони в основному випромінюють гамма-промені і тепер складають половину нашого каталогу”, – говорить астроном Лукас Гійемо з Лабораторії фізики і хімії навколишнього середовища і космосу Орлеанського університету у Франції.

Значна кількість нових пульсарів – близько 45 – є “павуковими”, тобто такими, що всмоктують матеріал з подвійної зорі-супутника.

“Павукові пульсари названі на честь павукоподібних, які поїдають своїх менших товаришів”, – каже астроном Меган ДеЦезар з Університету Джорджа Мейсона і Військово-морської дослідницької лабораторії США.

“Щось подібне може статися, коли нейтронна зоря та її бінарний компаньйон знаходяться дуже близько одна до одної і процес “переробки” MSP трохи захоплюється. Інтенсивне випромінювання і вітер частинок від пульсара роз’їдає поверхню іншої зірки, в результаті чого утворюється згусток випаруваного матеріалу”.

Дослідники вважають, що Фермі ще не закінчив. Ще 100 гамма-пульсарів знаходиться в межах можливого; ще кілька десятків цілком ймовірні.

“Через понад 15 років після запуску, – каже астроном Елізабет Гейс з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА, – “Фермі” залишається неймовірною машиною для відкриттів, а пульсари та їхні нейтронні родичі – лідерами в цьому напрямку”.