За пределами светового цилиндра миллисекундных пульсаров обнаружено радиоизлучение

Международная группа исследователей из Германии и Австралии установила, что миллисекундные пульсары — одни из самых стремительно вращающихся объектов во Вселенной — генерируют радиоизлучение не только в районе магнитных полюсов, но и далеко за пределами так называемого светового цилиндра.

Пульсары представляют собой сверхплотные остатки массивных звезд, испускающие строго периодические импульсы в радио- и гамма-диапазонах. Благодаря своей способности совершать сотни оборотов в секунду, миллисекундные пульсары признаны наиболее точными естественными хронометрами в космосе. До недавнего времени научное сообщество полагало, что источником их радиоволн являются исключительно области вблизи магнитных полюсов.

Майкл Крамер из Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) и Саймон Джонстон из CSIRO проанализировали характеристики почти 200 таких объектов. Результаты показали, что примерно у трети изученных пульсаров радиоизлучение исходит из двух или более независимых зон. Для сравнения: среди медленно вращающихся звезд подобная особенность встречается лишь в 3% случаев.

Визуализация: MPIfR

Астрофизики обнаружили, что радиоимпульсы миллисекундных пульсаров синхронизированы с гамма-вспышками, зафиксированными космическим телескопом NASA Fermi. Это свидетельствует о едином происхождении сигналов в «токовом слое» — специфической зоне за границей светового цилиндра, где скорость вращения магнитных полей приближается к световой.

Световой цилиндр служит пределом, за которым магнитное поле физически не может вращаться синхронно со звездой. Радиоизлучение, формирующееся в этой экстремальной области, объясняет специфическую форму импульсов, которая долгое время оставалась загадкой для ученых.

Данное открытие несет в себе важные научные выводы. Во-первых, реальное количество обнаруживаемых пульсаров может быть значительно выше прогнозируемого, поскольку их сигналы распространяются в гораздо более широком диапазоне направлений. Во-вторых, это дает ключ к пониманию сложной поляризации радиоизлучения, которая ранее с трудом поддавалась интерпретации.

Работа ученых также доказывает, что почти все миллисекундные пульсары, излучающие в гамма-диапазоне, являются источниками радиоволн, даже если последние слишком слабы для текущих методов наблюдения. Это ставит перед теоретиками задачу объяснить, как радиоизлучение сохраняет стабильность в столь жестких физических условиях.

«Миллисекундные пульсары — это важнейший инструмент для изучения гравитации, свойств сверхплотной материи и детектирования гравитационных волн. Глубокое понимание природы их сигналов критически важно для использования этих объектов в качестве высокоточных приборов», — пояснил Майкл Крамер. Саймон Джонстон дополнил: «Наше исследование демонстрирует, что эти миниатюрные, но невероятно быстрые звезды устроены гораздо сложнее, чем мы предполагали, выбрасывая потоки энергии как со своей поверхности, так и с самого края зоны магнитного влияния».

Источник: iXBT