Пульсары — сверхплотные, быстро вращающиеся ядра мертвых звезд с мощным магнитным полем. Они действуют как космические маяки, посылая регулярные импульсы радиоволн, а иногда и гамма-лучей. Миллисекундные пульсары, вращающиеся сотни раз в секунду, считаются одними из самых точных часов во Вселенной. Десятилетиями астрономы полагали, что их радиосигналы генерируются только вблизи поверхности звезды, у магнитных полюсов.
Майкл Крамер из Института радиоастрономии имени Макса Планка (MPIfR) в Германии и Саймон Джонстон из австралийского национального научного агентства CSIRO проанализировали радиоастрономические наблюдения почти 200 миллисекундных пульсаров и сопоставили их с данными гамма-излучения, полученными спутником NASA «Ферми».
В этом массиве данных они обнаружили неожиданную закономерность: примерно у трети миллисекундных пульсаров радиосигналы исходят из двух или более отдельных областей, разделенных промежутками, свободными от излучения. Для сравнения, среди медленно вращающихся пульсаров такое поведение наблюдается лишь у 3%.
Еще более значимым оказалось совпадение: многие из изолированных радиоимпульсов идеально совпадают по времени с гамма-вспышками, зарегистрированными спутником «Ферми». Это указывает на то, что оба типа излучения могут генерироваться в одной и той же области космоса.
Для объяснения наблюдаемых закономерностей авторы предложили новую модель. Согласно ей, миллисекундные пульсары генерируют радиоволны в двух различных местах. Первый источник находится вблизи магнитных полюсов звезды, как предполагалось ранее. Второй — в так называемом токовом слое, расположенном за пределами светового цилиндра.
Световой цилиндр — граница, на которой магнитное поле вращается со скоростью света, чтобы не отставать от вращения самой звезды. За этой границей, в турбулентной среде токового слоя, заряженные частицы также способны генерировать радиоизлучение. В зависимости от того, под каким углом наблюдатель видит пульсар, в телескоп могут попадать сигналы либо из ближней зоны, либо из дальней, либо из обеих одновременно. Это объясняет появление фрагментированных радиопрофилей, которые долгое время ставили астрономов в тупик.
Открытие имеет несколько важных следствий. Во-первых, радиоизлучение пульсаров может распространяться в более широком диапазоне направлений, чем считалось, что позволит обнаружить больше таких объектов. Во-вторых, оно объясняет трудности с интерпретацией поляризации радиоволн от миллисекундных пульсаров, которые наблюдались ранее.
Кроме того, исследование предполагает, что практически все миллисекундные пульсары, излучающие гамма-лучи, должны также испускать радиоволны — даже если эти сигналы слабы и их трудно зарегистрировать. Это ставит перед теорией новую задачу: необходимо объяснить, как стабильные радиоимпульсы могут формироваться на таком большом расстоянии от звезды, в экстремальной и турбулентной среде. Выводы исследователей опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ранее Наука Mail рассказывала о первой в истории фиксации рождения магнетара — нейтронной звезды с мощным магнитным полем.
