Пульсары – экстремальные объекты. Это то, что остается, когда массивная звезда коллапсирует сама на себя и взрывается как сверхновая. Это создает нейтронную звезду. Нейтронные звезды вращаются, а некоторые из них излучают излучение. Когда они излучают излучение со своих полюсов, которое мы можем видеть, мы называем их пульсарами.
За последнее десятилетие или около того астрофизики открыли гораздо больше миллисекундных пульсаров, которые вращаются очень быстро. Мало того, что число известных пульсаров увеличивается, исследователи также определили подтипы пульсаров, у которых есть спутники. Их называют пульсарами-пауками, и их спутникам грозит огромная опасность. Новое исследование проливает свет на то, как пульсары-пауки в Омеге Центавра разрывают своих спутников на куски своими мощными потоками.
Первым когда-либо обнаруженным пульсаром-пауком является PSR B1957+20, более известный как Пульсар Черной Вдовы. У него есть спутник — либо коричневый карлик, либо суперЮпитер. Высокоэнергетические истечения Черной Вдовы уничтожают ее спутницу. Все пульсары, уничтожающие своих спутников, известны как пульсары-пауки, но есть еще два подтипа пульсаров-пауков: пульсары с красной спиной и пульсары с черной вдовой.
Исследователи, работающие с космическим телескопом «Чандра», исследовали Омегу Центавра, чтобы узнать больше о том, как пульсары-пауки уничтожают своих двойных спутников. Их работа будет опубликована в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Название: «Рентгеновское исследование миллисекундных пульсаров в шаровом скоплении Омега Центавра с помощью рентгеновского аппарата Чандра: корреляция между массой спутника пульсара-паука и рентгеновской светимостью». Авторы — Цзяци Чжао и Крейг О. Хейнке, оба с физического факультета Университета Альберты, Эдмонтон, Канада.
Омега Центавра — крупнейшее известное нам шаровое скопление (ШС) в Млечном Пути. Она находится на расстоянии почти 16 000 световых лет и содержит около 10 миллионов звезд. Некоторые из этих звезд являются пульсарами-пауками, классом миллисекундных пульсаров со спутниками.
Пульсары-пауки — ужасно разрушительные соседи. Их энергичные ветры методично срывают внешние слои своих спутников. Чтобы лучше понять это явление, пара исследователей изучила данные Чандры с Омеги Центавра, где находятся 18 недавно обнаруженных пульсаров-пауков.
«Миллисекундные пульсары (MSP) — это слабые источники рентгеновского излучения, обычно наблюдаемые в галактических шаровых скоплениях (GC)», — пишут исследователи. «В этой работе мы исследуем 18 MSP, недавно обнаруженных в ШЦ Омега Центавра, и ищем их рентгеновские аналоги, используя наблюдения Чандры».
Из 18 миллисекундных пульсаров 11 испускают рентгеновские лучи, которые может видеть Чандра. Пять из них — пульсары-пауки вблизи центра Омеги Центавра. Они объединили эти результаты с наблюдениями Чандры 26 пульсаров-пауков в 12 других шаровых скоплениях. Используя эти данные, пара исследователей изучила эмпирические корреляции между рентгеновской светимостью и минимальными массами их спутников.
Существует два класса пульсаров-пауков, и они основаны на массах своих спутников. У пульсаров-пауков с красной спиной есть спутники массой от одной десятой до половины солнечной массы, а у пульсаров класса черной вдовы есть спутники с массой менее 5% массы Солнца.
Исследователи обнаружили, что пульсары-пауки с красной спиной ярче в рентгеновских лучах, чем пульсары с черной вдовой. Это соответствует предыдущим исследованиям.
Но это первый случай, когда исследование показало корреляцию между рентгеновской светимостью и массой спутника. Мы можем видеть в данных, что у красноспинных пауков с более яркими рентгеновскими лучами есть более массивные спутники. На первый взгляд это может показаться нелогичным. Что за этим стоит?
Пульсары-пауки создают рентгеновские лучи, когда частицы их звездных ветров сталкиваются с ветрами, исходящими от их спутников, и создают ударные волны. Чем массивнее его спутник, тем сильнее его ветры. Это означает, что сталкивающиеся ветры производят более яркие рентгеновские лучи.
«Поэтому наши результаты показывают, что с увеличением массы компаньона рентгеновская светимость спутника
Пульсар-паук также имеет тенденцию к увеличению», — пишут авторы в своей статье. «Вероятно, это предполагает, что более
массивный спутник может создавать более сильные ветры и, таким образом, генерировать более сильные внутридвойные толчки с релятивистскими пульсарными ветрами, что приводит к более высокой рентгеновской светимости, как это наблюдается».
Эти результаты согласуются с теориями о том, как работают пульсары-пауки. Поскольку пауки и их спутники никогда не находятся на большом расстоянии друг от друга (на расстоянии от одного до 14 раз больше расстояния между Землей и Луной), энергетические частицы пульсара очень разрушительны для их спутников. Это создает более сильные толчки, которые производят более яркие рентгеновские лучи.
«Очевидно, что существует корреляция между рентгеновской светимостью и массами-компаньонами пульсаров-пауков», — пишут авторы. «Это согласуется с данными о том, что RB обычно производят более энергичные удары, чем BW, а RB обычно на порядок ярче, чем BW».
Пульсары-пауки следуют повествовательной траектории, достойной Шекспира. Они проживают свою жизнь в термоядерном синтезе как звезды главной последовательности, прежде чем взорваться в виде сверхновых, чрезвычайно энергичных взрывов, которые на месяцы освещают небо светом, равным триллионам Солнц. Тогда они существуют как своего рода звездный зомби, необычайно плотная нейтронная звезда.
Они быстро вращаются, испуская при этом мощные потоки энергичных частиц. Если им посчастливилось иметь компаньона, то их последним действием будет уничтожение этого компаньона, как это произошло с пауками-пульсарами в этом исследовании.
Со временем пульсары остывают, и их вращение замедляется. Через несколько десятков миллионов лет они пересекают так называемую «линию смерти» и перестают пульсировать. Тогда это просто обычные нейтронные звезды, стареющие вечно.
