Ученые составили первую в истории карту пульсара, которая заставит переписать учебники астрономии (1 фото + 1 видео + 1 гиф)
Моделирование возможной конфигурации квадрупольного магнитного поля для пульсара с горячими точками только в южном полушарии.
Результат бросает вызов картинкам с внешним видом пульсаров из учебников по астрономии и открывает возможность узнать больше об этих экстремальных объектах.
Установленный на внешней стороне МКС прибор для исследования внутреннего состава нейтронных звезд (Neutron star Interior Composition Explorer), или сокращенно NICER, ищет рентгеновские лучи от экстремальных астрономических объектов, таких как пульсары. В серии исследований, опубликованных в Astrophysical Journal Letters, ученые использовали NICER для наблюдения пульсара J0030+0451 или сокращенно J0030, который находится на расстоянии 1100 световых лет в созвездии Рыб. Две команды - одна во главе с исследователями Университета Амстердама (University of Amsterdam), а другая под руководством Университета Мэриленда (University of Maryland) - наблюдали за рентгеновским излучением J0030 продолжительное время, чтобы нанести на карту поверхность пульсара и измерить его массу. Обе команды пришли к картине, которая не соответствует ожиданиям.
Карты "горячих точек" пульсара J0030+0451. Слева: ученых Университета Амстердама; Справа: ученых Университета Мэриленда.
Пульсары, подобно черным дырам, представляют собой чрезвычайно плотные, но чрезвычайно мелкие объекты. Их огромная гравитация изгибает пространство-время вокруг них, давая нам представление о происходящем на дальней стороне пульсара, даже когда она поворачивается, уходя из поля зрения. Этот эффект также заставляет пульсар казаться немного больше своего фактического размера. Поскольку NICER может наблюдать за поступлением рентгеновских лучей от пульсара с предельной точностью (более, чем 100 наносекунд), исследователи смогли составить карту поверхности звезды и измерить ее размер с беспрецедентной точностью.
Группы определили, что нейтронная звезда в 1,3-1,4 раза больше массы Солнца. И она примерно 16 миль (26 километров) в диаметре. (При том, что наше Солнце простирается чуть более чем на 864 000 миль [1,3 млн.км] в поперечнике)
Эти соотношения не удивительны. Но затем астрономы посмотрели на карту расположения горячих точек на поверхности J0030. Простое учебное изображение, используемое для описания пульсаров, показывает эти объекты с двумя горячими точками, по одному на каждом из их магнитных полюсов. Когда звезда вращается, горячие точки испускают излучение в космос тонкими лучами, наподобие маяка. Если один или оба луча проходят над Землей, астрономы могут наблюдать такой пульсар.
J0030 ориентирован так, что его северное полушарие направлено на Землю. Соответственно, команды ожидали увидеть горячую точку возле его северного полюса. Картирование горячих точек потребовало моделирования с помощью суперкомпьютера, чтобы вычленить, какие рентгеновские лучи, полученные прибором NICER от пульсара, исходили от поверхности звезды. На выполнение такой операции обычным настольным компьютером ушло бы около десяти лет, но суперкомпьютеры закончили работу менее чем за месяц.
То, что обнаружили команды ученых, представляло совсем иную картину: у J0030 есть две или три горячие точки, все в южном полушарии. Команда Амстердамского университета считает, что у пульсара есть одно маленькое круглое пятно и одно тонкое пятно в форме полумесяца, вращающееся вокруг его более низких широт. Команда Университета Мэриленда обнаружила, что рентгеновские лучи могут альтернативно исходить из двух овальных пятен в южном полушарии, а также из одного более холодного пятна вблизи южного полюса звезды.
При этом, ни один из результатов не является ожидаемой астрономами упрощенной картиной. Вероятно, что магнитное поле пульсара, из-за которого образуются горячие точки, даже более сложное, чем первоначально предполагалось. В то время как результат, несомненно, вызывает у астрономов удивление: «Он говорит нам, что NICER находится на правильном пути, чтобы помочь нам ответить на постоянный вопрос в астрофизике: какую форму принимает вещество в сверхплотных ядрах нейтронных звезд?», - заявил один из авторов исследования Завен Арзуманян (Zaven Arzoumanian) в пресс-релизе.
Используя результаты этого открытия, астрономы теперь будут пытаться проверить его, исследуя больше пульсаров, чтобы лучше понять, как выглядят эти странные звезды и как они работают.