Астрономы нашли доказательства существования самого мощного пульсара в далекой галактике
Астрономы, анализирующие данные Обзора неба VLA (VLASS), обнаружили одну из самых молодых известных нейтронных звезд — сверхплотный остаток массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Изображения, полученные с Очень большой решетки (VLA) имени Карла Г. Янского Национального научного фонда, показывают, что яркое радиоизлучение, питаемое магнитным полем вращающегося пульсара, лишь недавно возникло из-за плотной оболочки обломков взрыва сверхновой.
Вверху слева: Гигантская голубая звезда, намного более массивная, чем наше Солнце, поглотила в результате ядерного синтеза в своем центре весь свой водород, гелий и более тяжелые элементы, вплоть до железа. Теперь у него есть небольшое железное ядро (красная точка) в центре. В отличие от более ранних стадий синтеза, синтез атомов железа поглощает, а не выделяет энергию. Энергия, выделяемая термоядерным синтезом, которая удерживала звезду от собственного веса, исчезла, и звезда быстро разрушится, вызвав взрыв сверхновой. его центр (врезка). Нейтронная звезда, хотя ее масса примерно в 1,5 раза больше массы Солнца, по размеру примерно равна Манхэттену. Внизу слева: взрыв сверхновой выбросил быстро движущуюся оболочку из обломков наружу, в межзвездное пространство. На данном этапе, оболочка обломков достаточно плотная, чтобы скрыть из поля зрения любые радиоволны, исходящие из области нейтронной звезды. внутри может убежать. Это позволило наблюдениям VLA Sky Survey обнаружить яркое радиоизлучение, возникающее, когда мощное магнитное поле быстро вращающейся нейтронной звезды проносится через окружающее пространство, ускоряя заряженные частицы. Это явление называется туманностью пульсарного ветра. Фото: Мелисса Вайс, NRAO/AUI/NSF Это позволило наблюдениям VLA Sky Survey обнаружить яркое радиоизлучение, возникающее, когда мощное магнитное поле быстро вращающейся нейтронной звезды проносится через окружающее пространство, ускоряя заряженные частицы. Это явление называется туманностью пульсарного ветра. Фото: Мелисса Вайс, NRAO/AUI/NSF Это позволило наблюдениям VLA Sky Survey обнаружить яркое радиоизлучение, возникающее, когда мощное магнитное поле быстро вращающейся нейтронной звезды проносится через окружающее пространство, ускоряя заряженные частицы. Это явление называется туманностью пульсарного ветра. Фото: Мелисса Вайс, NRAO/AUI/NSF
Объект, названный VT 1137-0337, находится в карликовой галактике в 395 миллионах световых лет от Земли. Впервые он появился на изображении VLASS, сделанном в январе 2018 года. Он не появился на изображении того же региона, сделанном FIRST Survey VLA в 1998 году. Он продолжал появляться в более поздних наблюдениях VLASS в 2018, 2019, 2020 и 2022 годах. .
«Скорее всего, мы видим туманность пульсарного ветра», — сказал Диллон Донг, выпускник Калифорнийского технологического института, который в конце этого года начнет стажировку Янского в Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). Туманность пульсарного ветра образуется, когда мощное магнитное поле быстро вращающейся нейтронной звезды разгоняет окружающие заряженные частицы почти до скорости света.
«Судя по своим характеристикам, это очень молодой пульсар — возможно, ему всего 14 лет, но не старше 60–80 лет», — сказал Грегг Халлинан, советник доктора философии Донга в Калифорнийском технологическом институте.
Ученые сообщили о своих выводах на собрании Американского астрономического общества в Пасадене, штат Калифорния.
Донг и Халлинан обнаружили объект в данных VLASS, проекта NRAO, который начался в 2017 году для обзора всего неба, видимого с VLA, — около 80 процентов неба. В течение семи лет VLASS трижды проводит полное сканирование неба, одной из целей которого является поиск временных объектов. Астрономы обнаружили VT 1137-0337 на первом сканировании VLASS в 2018 году.
Сравнение этого сканирования VLASS с данными более раннего обзора неба VLA под названием FIRST выявило 20 особенно ярких переходных объектов, которые могут быть связаны с известными галактиками.
«Этот объект выделяется тем, что в его галактике происходит всплеск звездообразования, а также из-за характеристик его радиоизлучения », — сказал Донг. Галактика, получившая название SDSS J113706.18-033737.1, представляет собой карликовую галактику , масса которой примерно в 100 миллионов раз превышает массу Солнца.
Изучая характеристики VT 1137-0337, астрономы рассмотрели несколько возможных объяснений, в том числе сверхновую, гамма-всплеск или приливное разрушение, при котором звезда разрывается на части сверхмассивной черной дырой. Они пришли к выводу, что лучшим объяснением является туманность пульсарного ветра.
Изображения VLA местонахождения VT 1137-0337 в 1998 г. слева и 2018 г. справа. Объект стал виден VLA где-то между этими двумя датами. Авторы и права: Донг и Халлинан, NRAO/AUI/NSF
В этом сценарии звезда гораздо более массивная, чем Солнце, взорвалась как сверхновая, оставив после себя нейтронную звезду. Большая часть первоначальной массы звезды была выброшена наружу в виде оболочки обломков. Нейтронная звезда быстро вращается, и, когда ее мощное магнитное поле пронизывает окружающее пространство, оно ускоряет заряженные частицы, вызывая сильное радиоизлучение.
Первоначально радиоизлучение было закрыто из поля зрения оболочкой осколков взрыва. По мере того как эта оболочка расширялась, она становилась все менее плотной, пока, наконец, радиоволны из туманности пульсарного ветра не смогли пройти сквозь нее.
«Это произошло между наблюдением FIRST в 1998 году и наблюдением VLASS в 2018 году», — сказал Халлинан.
Вероятно, самым известным примером туманности пульсарного ветра является Крабовидная туманность в созвездии Тельца, результат вспышки сверхновой звезды, ярко сиявшей в 1054 году. Сегодня Крабовидная туманность хорошо видна в небольшие телескопы.
«Найденный нами объект примерно в 10 000 раз более энергичен, чем Краб, с более сильным магнитным полем», — сказал Донг. «Вероятно, это новый «супер краб», — добавил он.
Хотя Донг и Халлинан считают, что VT 1137-0337, скорее всего, является туманностью пульсарного ветра, также возможно, что ее магнитное поле может быть достаточно сильным, чтобы нейтронную звезду можно было квалифицировать как магнетар — класс супермагнитных объектов. Магнитары являются ведущим кандидатом на роль источника таинственных быстрых радиовсплесков (FRB), которые в настоящее время интенсивно изучаются.
«В таком случае это будет первый магнетар, пойманный в процессе появления, и это тоже чрезвычайно захватывающе», — сказал Донг.
Действительно, было обнаружено, что некоторые быстрые радиовсплески связаны с постоянными источниками радиоизлучения, природа которых также остается загадкой. По своим свойствам они очень похожи на VT 1137-0337, но не показали признаков сильной изменчивости.
«Наше открытие очень похожего включения источника предполагает, что радиоисточники, связанные с FRB, также могут быть светящимися туманностями пульсарного ветра», — сказал Донг.
Астрономы планируют провести дальнейшие наблюдения, чтобы узнать больше об объекте и следить за его поведением с течением времени.
