Средний спектр J1023, нормированный на излучение континуума. Эмиссионные линии, рассмотренные в данной работе, выделены. Изображение предоставлено: Месса и др., 2024 г.
Используя Gran Telescopio Canarias (GTC), астрономы из Италии и Испании провели оптические спектроскопические наблюдения с высоким временным разрешением переходного миллисекундного пульсара под названием PSR J1023+0038. Результаты наблюдательной кампании, опубликованные 19 сентября на сервере препринтов arXiv, дают важную информацию о природе этого пульсара.
Пульсары — это сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звезды, испускающие луч электромагнитного излучения. Самые быстро вращающиеся пульсары с периодом вращения менее 30 миллисекунд называются миллисекундными пульсарами (MSP). Астрономы предполагают, что они образуются в двойных звездных системах, когда первоначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем приводится во вращение за счет добавления материала из вторичной звезды.
Так называемые переходные миллисекундные пульсары (tMSP) демонстрируют переходы туда и обратно между состоянием радиопульсара, управляемым вращением («состояние пульсара»), и состоянием, характеризующимся рентгеновскими пульсациями и особенностями аккреционного диска в оптических спектрах («состояние диска »). Как правило, они редки, поскольку на сегодняшний день обнаружено только три tMSP.
Одним из них является PSR J1023+0038 (или сокращенно J1023), который был впервые идентифицирован два десятилетия назад. Пульсар имеет период вращения 1,69 миллисекунды, а период его обращения составляет около 4,75 часа. Звезда-компаньон в системе — поздняя звезда спектрального класса G5.
Предыдущие наблюдения J1023 показали, что он вращается между рентгеновским состоянием и фазой радиопульсара. Теперь группа астрономов под руководством Марко Мессы из Миланского университета в Италии использовала оптическую систему GTC для визуализации и инструмент интегрированной спектроскопии низкого среднего разрешения (OSIRIS) для более детального изучения природы этого пульсара и его окружения. .
Наблюдения показали, что J1023, как и другие tMSP, демонстрирует флуктуации потока на коротких временных масштабах (десятки секунд) во всех диапазонах. Кроме того, исследование обнаружило доказательства значительной изменчивости свойств эмиссионных линий (эквивалентной ширины и полуширины) в течение нескольких минут. Это открытие является первым случаем, когда изменчивость свойств спектральных линий tMSP наблюдается за такие короткие периоды времени.
Согласно исследованию, эпизоды изменчивости, наблюдаемые в континууме, эквивалентной ширине и полной ширине на половине высоты, кажутся нерегулярными и некоррелированными друг с другом. Это делает неясным происхождение таких эпизодов.
Наблюдения также показали, что эмиссионные линии серий Бальмера и Гелия в большинстве случаев имеют двурогий профиль эмиссии. Это указывает на наличие аккреционного диска и поэтому J1023, скорее всего, находился в этом состоянии диска на момент кампании наблюдений.
Наконец, авторы статьи добавляют, что необходимо проводить одновременные наблюдения на нескольких длинах волн, чтобы оценить возможную связь между изменчивостью свойств эмиссионных линий и явлением переключения мод в J1023.
