Как пульсар из системы "черная вдова" сожрал своего спутника

Астрономы выяснили, что фантастически быстро вращающаяся звезда высосала почти всю материю из своей соседки

Более двух десятилетий астрономы систематически отслеживают загадочные высокоэнергетические гамма-лучи до их источников. Один, однако, так и остается загадкой — речь о самом ярком неопознанном источнике гамма-лучей в Млечном Пути. Кажется, что излучение исходит из двойной системы на расстоянии 2740 световых лет от нас, но найти удалось только одну из звезд.

Но астрономы утверждают, что раскрыли загадку и обнаружили вторую звезду, изучив данные за период с 2008 по 2018 год. Вместе две звезды составляют одну из самых странных двойных систем, которые мы когда-либо видели.

«Двойная звездная система и нейтронная звезда в ее сердце, известная теперь как PSR J1653?0158, установили новые рекорды», — рассказал астроном Ларс Нидер из Ганноверского института Альберта Эйнштейна в Германии.

«Мы открыли галактический «танец» супертяжеловеса с легковесом: нейтронная звезда, масса которой чуть более чем в два раза превышает массу нашего Солнца, чрезвычайно тяжела. Ее спутник почти в шесть раз плотнее свинца, но при этом его масса лишь примерно на 1% больше массы нашего Солнца», — удивляются ученые.

Эта странная пара совершает оборот каждые 75 минут — быстрее, чем все известные сопоставимые двойные системы.

С 2009 года считалось, что гамма-излучение системы должно быть произведено гамма-пульсаром. Но в 2014 году рентгеновские и оптические наблюдения источника гамма-излучения обнаружили переменную звезду с периодом как раз 75 минут. Это была крошечная звезда-компаньон, и астрономы считали, что 75-минутный период соответствует орбитальному периоду, при котором вторая звезда является источником гамма-лучей.

«Но все поиски нейтронной звезды в ней до сих пор были тщетными», — утверждает астроном Колин Кларк из Центра астрофизики Джодрелл-Бэнк при Манчестерском университете в Великобритании.

Вторая звезда считалась пульсаром. Это тип быстро вращающейся нейтронной звезды, которая излучает радиацию в зоне полюсов во время вращения. Эти лучи немного похожи на маяк, пульсирующий со скоростью вращения звезды. Радиопульсары встречаются чаще всего, но известны также и гамма-пульсары.

Чтобы подтвердить присутствие второй звезды, нужно было найти пульсации, время которых совпадает с временем ее вращения. Команда обработала данные о гамма-лучах, накопленные за десятилетие с помощью телескопа LAT на борту космического гамма-телескопа Ферми NASA. Для этого потребовалась вычислительная мощность машин, предоставленных десятками тысяч участников гражданской научной программы Einstein @ Home.

И всего за две недели ученые нашли неуловимый пульсар.

Он весьма странный. Пульсар вращается очень быстро, совершая свыше 500 оборотов в секунду. Все так называемые «миллисекундные пульсары» действительно вращаются чрезвычайно быстро, но PSR J1653?0158 имеет одну из самых высоких скоростей вращения, когда-либо наблюдавшихся у звезд этого типа.

Кроме того, у звезды очень слабое магнитное поле. Она входит в тройку последних по напряженности магнитного поля пульсаров из всех известных.

Спутник тоже довольно странный, так как имеет невероятно малую массу. Команда считает, что это гелиевый белый карлик, который был поглощен пульсаром, оставив после себя фрагмент мертвой звезды. Такая бинарная система известна как «черная вдова».

«Остаток карликовой звезды вращается вокруг пульсара на дистанции в 1,3 раза больше, чем расстояние Земля-Луна, проходя его всего за 75 минут со скоростью более 700 километров в секунду. Этот необычный дуэт мог возникнуть из чрезвычайно тесной двойной системы, в которой материя первоначально перетекала от звезды-компаньона к нейтронной звезде, увеличивая ее массу и заставляя вращаться все быстрее и быстрее, одновременно ослабляя магнитное поле», — пояснил Нидер.

В любом случае, PSR J1653?0158 — это всего лишь второй обнаруженный миллисекундный пульсар, который не излучает никаких обнаруживаемых радиоволн. «Мы называем их «черные вдовы», поскольку они как пауки поедают своих партнеров. Пульсар испаряет спутника своим излучением и частицами ветра, заполняя звездную систему плазмой, непроницаемой для радиоволн», — пишут ученые.

Впрочем, астрономы не исключают, что ничего фантастически уникального в их открытии нет. По словам ученых, если они и дальше будут получать в свое распоряжение такие внушительные вычислительные мощности, звездные атласы скоро пополнятся десятками не менее интересных и аномальных объектов.