Положения каталогизированных пульсаров показаны на Млечном Пути сверху вниз. Красные и оранжевые символы обозначают миллисекундные пульсары, а зеленые и синие символы обозначают молодые, непереработанные пульсары. У некоторых радиотихих пульсаров (синие символы) нет четко измеренных расстояний, поэтому их положение указывает только направление к этим пульсарам. Фото: Рид; Фото: Рид; М. Дж.; и другие.; Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики
Лаборатория военно-морских исследований США (NRL) совместно с международным коллаборацией телескопов большой площади Ферми объявляет об открытии почти 300 гамма-пульсаров в публикации своего Третьего каталога гамма-пульсаров. Эта веха наступила через 15 лет после запуска Ферми в 2008 году, когда было известно менее десяти гамма-пульсаров.
«Работа над этим важным каталогом ведется в нашей группе уже много лет», — сказал Пол Рэй, доктор философии, руководитель отдела астрофизики и приложений высоких энергий в NRL. «Наши ученые и постдокты смогли обнаружить и проанализировать временные характеристики и спектры многих из этих вновь открытых пульсаров в рамках нашего стремления углубить наше понимание этих экзотических звезд, которые мы можем использовать в качестве космических часов».
Пульсары образуются, когда у массивных звезд исчерпаны запасы топлива и они становятся неспособными сопротивляться внутреннему притяжению собственной гравитации. В результате звезда коллапсирует в плотную вращающуюся намагниченную нейтронную звезду. Их вращающиеся магнитные поля испускают лучи гамма-лучей, самой энергичной формы света. Когда эти лучи проходят через Землю, высокочувствительный гамма-телескоп Ферми может наблюдать их периодические энергетические импульсы. Обладая более чем 15-летним опытом работы, Ферми изменил область исследований пульсаров.
«Мы были очень воодушевлены тем, сколько миллисекундных пульсаров (MSP) нам удалось обнаружить с помощью этих гамма-лучей», — сказал Мэтью Керр, доктор философии, астрофизик NRL.
«Мы можем изучать эти объекты, которые начинались как молодые пульсары в двойной системе. Подобно волчку, они в конечном итоге замедлились и стали инертными. За последние сотни миллионов лет их двойные спутники сбрасывали на них материю, вызывая их Скорость снова увеличится, очень резко и намного быстрее, чем раньше, «переработав» эти пульсары в MSP. Эти высокоскоростные MSP теперь являются одними из самых точных хранителей времени в Природе».
Ученые использовали эти космические часы в экспериментах под названием «Пульсарные временные массивы». В поисках крошечных отклонений во времени прихода импульсов ученые смогли найти пульсации в пространстве-времени. Эта рябь, известная как гравитационные волны, возникает, когда очень массивные объекты, такие как пульсары, очень быстро ускоряются. Очень сильные источники гравитационных волн указывают на катастрофическое столкновение плотных, компактных объектов, таких как нейтронные звезды и черные дыры.
Недавно несколько коллабораций по созданию массивов синхронизации пульсаров, в том числе несколько исследователей NRL, опубликовали первые убедительные доказательства существования очень низкочастотных гравитационных волн, вероятно, возникших в результате слияния сверхмассивных черных дыр. «Это такие захватывающие результаты», — сказал Сэнкфул Кромарти, доктор философии, научный сотрудник Национального исследовательского совета в NRL. «Эти низкочастотные гравитационные волны позволяют нам заглянуть в центры массивных галактик и лучше понять, как они образовались».
Результаты, полученные с использованием временных решеток пульсаров, также имеют важное практическое применение. Искажения пространства-времени ограничивают то, насколько точно мы можем использовать пульсары для критической навигации и определения времени. В навигации на основе пульсаров эти вращающиеся пульсары играют почти ту же роль, что и спутники GPS, но мы можем использовать их далеко за пределами орбиты Земли. «Теперь мы знаем, где находится этот предел стабильности», — сказал доктор Рэй.
Использование возможностей Ферми по обнаружению гамма-излучения также оказывает влияние на работу системы синхронизации пульсаров. «Раньше, как только мы находили MSP, нам приходилось передавать его радиоастрономам для наблюдения с помощью огромных телескопов», — сказал доктор Керр. «Мы обнаружили, что Ферми сам по себе достаточно чувствителен, чтобы сдерживать эти гравитационные волны, и, в отличие от радиоволн, которые изгибаются, как свет в призме, когда они достигают Земли, гамма-лучи направляются прямо к нам. Это снижает потенциал системные ошибки измерения».
Для Меган ДеСезар, доктора философии, ученого из Университета Джорджа Мейсона, работающего в NRL, самым интригующим аспектом новой работы является резкое увеличение числа «паукообразных» пульсаров. «Пульсары-пауки названы в честь паукообразных, которые поедают своих меньших собратьев», — сказал ДеСезар.
«Нечто подобное может произойти, когда нейтронная звезда и ее двойной компаньон находятся очень близко друг к другу, и процесс «переработки» MSP немного увлекся. Интенсивное излучение и ветер частиц от пульсара разъедают поверхность другой звезды. , в результате чего образуется клубок испаренного материала».
По сравнению с радионаблюдениями Ферми особенно искусен в обнаружении этих «пауков», поскольку во многих случаях радиоволны затмеваются, когда луч пульсара проходит мимо остатков звезды-компаньона. Гамма-лучи, однако, способны проходить насквозь. «Хотя паучьи системы, возможно, также обладают большей яркостью в гамма-лучах, их изучение поможет нам понять их происхождение и богатство открытий, которые мы сделали с Ферми», — сказал ДеСезар.
Третий каталог гамма-пульсаров опубликован в Приложении к Астрофизическому журналу. Благодаря своей последовательной форме, эта подборка новейшей информации о гамма-пульсарах должна оказаться неоценимой для научного сообщества.
Информация от: Военно-морской исследовательской лабораторией
