Dym z lufy armatniej zdradza nietypowego pulsara

Większość pulsarów emituje bardzo regularne pulsy radiowe. Tak regularne, że niedawno pomogły wykryć nikły szum fal grawitacyjnych. Zdarzają się jednak wyjątki: PSR J1023+0038 nieustannie przełącza się między dwoma trybami, wysokim i niskim. W wysokim trybie emituje promieniowanie w szerokim zakresie, rentgenowskim, ultrafioletowym i optycznym, natomiast w trybie niskimi „świeci“ głównie w paśmie radiowym. Co najciekawsze, przeskakuje między nimi znienacka – nawet 280 razy podczas jednej nocy obserwacyjnej.

Tak szerokiego zakresu emitowanych fal nie jest w stanie rejestrować pojedynczy teleskop. Potrzebna jest cała flota instrumentów. Zespół naukowców, któremu przewodziła Maria Cristina Baglio, astronomka z New York University Abu Dhabi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich oraz Italian National Institute for Astrophysics (INAF), przeprowadziła kampanię obserwacyjną: przez dwie noce monitorowała pulsar przy pomocy 12 teleskopów (m.in. XMM-Newton w promieniach Rentgena, Hubble i VLT w świetle widzialnym, ALMA, VLA i FAST w zakresie radiowym). Wyniki opublikowane „Astronomy & Astrophysics” wyjaśniają nietypowe zachowanie gwiazdy neutronowej.

Okazuje się, że przyczyną jest interakcja z kompanem. Pulsar należy bowiem do układu podwójnego, okrążając się wzajemnie z inną gwiazdą. Z gazu wyssanego z jej atmosfery tworzy się dysk wokół pulsara. W końcu zostaje on wypchnięty przez superszybki wiatr – strumień wysokoenergetycznych cząstek – o prędkości nawet 5 proc. prędkości światła, który jednocześnie rozgrzewa zgromadzoną w nim materię. Proces ten obserwujemy jako tryb „wysoki“, któremu towarzyszy emisja promieniowania wysokoenergetycznego.

Gaz zostaje wyrzucony z systemu w przestrzeń kosmiczną w formie przypominającej dym z lufy armatniej (patrz: animacja niżej). Wystrzał materii powoduje lukę w wewnętrznym dysku. Układ przechodzi więc w tryb „niski“, w którym większość emisji to promieniowanie radiowe. I cykl zaczyna się od nowa.

Kluczowa dla wyjaśnienia tego zjawiska była synergia teleskopów. Wyrzut ogromnej ilości gazu został zarejestrowany przez interferometr radiowy ALMA. Dokładnie w tym samym momencie spadek jasności promieniowania X zarejestrował NICER, detektor umieszczony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Koordynacja obserwacji tak wielu obserwatoriów to szczególne wyzwanie. Koniecznych jest wiele różniących się pomiędzy obserwatoriami procedur aplikacji o czas obserwacyjny. W tym przypadku jednak wysiłek w pełni się opłacił.

To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.