Чандра поймала паукообразные пульсары, уничтожающие близлежащие звезды

Группа мертвых звезд, известных как «пульсары-пауки», уничтожает звезды-компаньоны в пределах своей досягаемости. Данные рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» шарового скопления Омега Центавра помогают астрономам понять, как эти пульсары-пауки охотятся на своих звездных спутников.

Пульсар — это вращающееся плотное ядро, которое остается после того, как массивная звезда схлопывается сама в себя, образуя нейтронную звезду. Быстро вращающиеся нейтронные звезды могут создавать пучки радиации. Подобно вращающемуся лучу маяка, излучение можно наблюдать как мощный пульсирующий источник излучения, или пульсар. Некоторые пульсары вращаются от десятков до сотен раз в секунду и известны как миллисекундные пульсары.

Пульсары-пауки представляют собой особый класс миллисекундных пульсаров и получили свое название из-за ущерба, который они наносят маленьким звездам-компаньонам на орбите вокруг них. Ветры энергичных частиц, исходящие от пульсаров-пауков, методично снимают внешние слои звезд-компаньонов пульсара.

Астрономы недавно обнаружили 18-миллисекундные пульсары в Омеге Центавра, расположенном примерно в 17 700 световых годах от Земли, с помощью радиотелескопов Parkes и MeerKAT. Затем пара астрономов из Университета Альберты в Канаде изучила данные Чандры об Омеге Центавра, чтобы увидеть, излучает ли какой-либо из миллисекундных пульсаров рентгеновские лучи.

Они обнаружили 11 миллисекундных пульсаров, излучающих рентгеновские лучи, и пять из них были пульсарами-пауками, сконцентрированными недалеко от центра Омеги Центавра. Затем исследователи объединили данные Омеги Центавра с наблюдениями Чандры за 26 пульсарами-пауками в 12 других шаровых скоплениях.

Существует две разновидности пульсаров-пауков в зависимости от размера разрушаемой звезды. Пульсары-пауки «Redback» повреждают звезды-компаньоны массой от одной десятой до половины массы Солнца. Между тем, пульсары-пауки «черной вдовы» повреждают звезды-компаньоны, масса которых составляет менее 5 процентов солнечной.

Команда обнаружила четкую разницу между двумя классами пульсаров-пауков: красные спины в рентгеновских лучах ярче, чем черные вдовы, что подтверждает предыдущую работу. Команда первой продемонстрировала общую корреляцию между яркостью рентгеновских лучей и массой-компаньоном пульсаров-пауков, при этом пульсары, излучающие больше рентгеновских лучей, сочетаются с более массивными спутниками. Это дает ясное доказательство того, что масса компаньона пульсаров-пауков влияет на дозу рентгеновского излучения, которую получает звезда.

Считается, что рентгеновские лучи, обнаруженные Чандрой, в основном генерируются, когда ветры частиц, улетающие от пульсаров, сталкиваются с ветрами материи, уносящимися от звезд-компаньонов, и создают ударные волны, подобные тем, которые производят сверхзвуковые самолеты.

Пульсары-пауки обычно отделены от своих спутников всего лишь примерно в 1–14 раз расстоянием между Землей и Луной. Эта непосредственная близость — с космической точки зрения — приводит к тому, что энергичные частицы пульсаров наносят особенно опасный ущерб их звездам-компаньонам.

Этот вывод согласуется с теоретическими моделями, разработанными учеными. Поскольку более массивные звезды производят более плотный ветер из частиц, возникает более сильная ударная волна, генерирующая более яркие рентгеновские лучи, когда их ветер сталкивается с частицами пульсара. Близость звезд-компаньонов к их пульсарам означает, что рентгеновские лучи могут нанести значительный ущерб звездам вместе с ветром пульсара.

Острое рентгеновское зрение Чандры имеет решающее значение для изучения миллисекундных пульсаров в шаровых скоплениях, поскольку они часто содержат большое количество источников рентгеновского излучения на небольшой части неба, что затрудняет различение источников друг от друга. Некоторые из миллисекундных пульсаров в Омеге Центавра имеют другие, несвязанные с ними источники рентгеновского излучения, находящиеся всего в нескольких угловых секундах от них. (Одна угловая секунда — это видимый размер монеты, видимой на расстоянии 2,5 миль.)

Статья, описывающая эти результаты, будет опубликована в декабрьском выпуске «Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества», а препринт принятой статьи доступен на сервере препринтов arXiv.