Чем объясняется особенность карликовых пульсаров: предположение ученых
Ученые под руководством профессора Чжоу Ся из Синьцзянской астрономической обсерватории Китайской академии наук добились значительного прогресса в понимании радиопульсаров со сверхдлинным периодом (ultra-long-period radio transients, сокращенно ULPT) — загадочного класса астрофизических объектов. Они предположили, что эти удивительные источники могут быть медленно вращающимися очень компактными пульсарами-карликами с принципиально новой физикой ядра. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal .
Периоды вращения ULPT достигают тысяч секунд, что на несколько порядков превышает диапазон обычных радиопульсаров, измеряемый в десятых, сотых и даже тысячных долях секунды. Согласно стандартной теории пульсаров, такие чрезвычайно медленные космические ротаторы должны находиться ниже так называемой «линии смерти» радиопульсара — их энергии вращения недостаточно для обеспечения периодического радиоизлучения. Мы все видели, как игрушечный волчок находится в вертикальном положении лишь при быстром вращении. При снижении угловой скорости он падает.
Недавно обнаруженные источники, такие как GLEAM-X J1627–52 и GPM J1839–10, демонстрируют долгопериодическую активность в радиодиапазоне, что представляло собой неразрешимую проблему для существующих моделей.
Стремясь раскрыть парадоксальную природу этих источников, ученые предположили, что эти редкие ULPT могут быть «странными» карликовыми пульсарами. Под «странностью» (strangeness) в данном случае понимается свойство s-кварков, полностью или частично формирующих вещество их ядра. Возможно, речь идет о неизвестном до сих пор состоянии материи, в котором преобладают s-кварки и состоящие из них «странные» долгоживущие частицы. Долгая живучесть частиц и объясняет способность объектов излучать мощные волны при малой угловой скорости.
Теоретические выкладки были успешно применены к четырем известным изолированным источникам: GLEAM-X J1627–52, GPM J1839–10, ASKAP J1832–0911 и ASKAP J193505.1+214841.0. Результаты показывают, что «странные» карликовые пульсары, имеющие больший радиус по сравнению с обычными нейтронными звездами, могут естественным образом производить постоянное когерентное радиоизлучение с чрезвычайно долгим периодом.
Эти объекты занимают нишу на диаграмме зависимости магнитного поля и периода обращения с предполагаемой напряженностью поверхностного магнитного поля от 102 до 106 Тл. Стабильный и «скромный» по меркам пульсаров нижний предел около 102 Тл предполагает, что для образования электрон-позитронных пар в магнитосфере, обеспечивающих когерентное радиоизлучение, необходимо преодоление некоего фундаментального порога, невозможное в известных состояниях материи. Говоря простыми словами, в ядрах сверхдолгопериодических пульсаров игра идет по иным, неизвестным пока науке правилам.
Модель согласуется с данными наблюдений в широком диапазоне электромагнитного спектра, особенно с параметрами рентгеновского излучения ASKAP J1832–0911. Этот источник демонстрирует двухкомпонентный рентгеновский спектр, а его рентгеновское и радиоизлучение меняются синхронно. Наблюдаемое отношение рентгеновской и радиосветимости этого источника, равное ~10⁻³, укладывается в прогнозируемый моделью диапазон.
Исследование не только дает «хоть какую-то» физическую интерпретацию недавно обнаруженной популяции ULPT, но и имеет глубокие последствия для понимания уравнения состояния «странной» кварковой материи глубоко внутри компактных космических объектов. Уникальная структура «странных» карликовых пульсаров позволяет им проявлять в экстремальные моменты активность, соизмеримую с возможностями аналогичных по размерам и массе объектов из «обычной» материи.
Исследование дополняет предыдущую работу группы, посвященную механизму формирования длиннопериодических (10–100 секунд) радиопульсаров. В совокупности эти работы исследуют происхождение и поведение как длиннопериодических, так и ультракоротких пульсаров с взаимодополняющих точек зрения — здесь по-своему проявляется классический парадокс «закольцовки» бытия — «налево пойдешь — направо придешь».
Мы планируем использовать установки следующего поколения, такие как Квадратно-километровая антенная решетка (SKA) и Сферический телескоп с апертурой в пятьсот метров (FAST), для дальнейшей проверки модели «странного» карлика, исследуя формирование, внутреннюю структуру этих уникальных и пока неисследованных космических объектов и их распространенность в галактике.Чжоу Сяпрофессор, автор исследования
Недавно другой китайский ученый обнаружил, что пульсары могут прогуливать регулярные выходы в эфир.
