В 1967 году студентка Джоселин Белл Бернелл открыла первый пульсар, распахнув окно во Вселенную, полную множества необычных вариаций этих экстремальных объектов. Пульсары - это быстро вращающиеся нейтронные звезды с мощными магнитными полями, излучающими пучки радиоволн. Они являются источником многих интересных явлений: некоторые пульсары поглощают связанные с ними звезды, другие излучают гамма-лучи высокой энергии, а третьи показывают внезапные изменения в периоде своего вращения.
Несмотря на это разнообразие, астрономам удалось установить некоторые типичные свойства пульсаров. Например, пульсары - особенно очень молодые - редко встречаются вблизи плоскости Млечного Пути. Порождающие их звезды обычно живут в галактическом диске, и многим пульсарам просто не хватает времени, чтобы оттуда уйти. Однако недавние работы сосредоточены на пульсаре, который, по-видимому, находится намного дальше от галактической плоскости, чем мы могли ожидать. Что могло случиться?
Парадоксальный пульсар
Этот пульсар, обозначенный как J0837-2454, был открыт в 2011 году с помощью радиотелескопа Паркса. Однако потребовалось еще шесть лет, чтобы получить достаточно данных для правильного определения его свойства. Авторы обнаружили, что пульсар был моложе, ему всего 28 600 лет, с разумным периодом вращения и магнитным полем. Что отличает его от других пульсаров, так это его мера дисперсии, которая описывает, сколько свободных электронов находится между нами и пульсаром, и, таким образом, действует как своего рода приблизительный индикатор расстояния: если вы знаете меру дисперсии, местоположение пульсара на небе и о том, как электроны распределены в галактике, вы можете вычислить расстояние от нас до этого компактного объекта.
Астрономы выбрали две широко используемые модели электронной плотности для Млечного Пути, основанные, среди прочего, на измерениях дисперсии и расстояния до известных пульсаров. Одна из них, модель NE2001, предсказала, что J0837-2454 должен находиться на расстоянии 6,4 килопарсека (чуть более 20 000 световых лет) от Земли, что на 1,1 кпк выше плоскости Галактики - намного выше, чем у любого пульсара сопоставимого возраста. Вторая модель, YMW, предсказала, что он должен находиться вне галактического диска. Оба эти результата были бы неожиданными, поэтому авторы рассмотрели другие способы оценки расстояния до пульсара.
Получите второе - и третье мнение
Многие молодые пульсары связаны с остатками сверхновых, поэтому имело смысл посмотреть, есть ли остаток около пульсара J0837-2454. Команда использовала Австралийский телескоп Compact Array (ATCA) для поиска радиоизлучений от остатков, дополнив свои наблюдения архивными изображениями из Галактического и внегалактического обзора всего неба MWA Survey (GLEAM) и Southern Ha Sky Survey (SHASSA).
Наблюдения ATCA не смогли обнаружить никаких выбросов, подобных сверхновой, но изображения GLEAM показали слабую структуру около пульсара, которая могла бы представлять такой остаток. Если предположить, что это действительно остаток сверхновой, связанный с пульсаром, эта структура могла бы обеспечить независимую оценку расстояния до J0837-2454: модели эволюции остатка сверхновой могли бы оценить его физический размер и сравнить его с его угловым размером, таким образом давая расстояние до источника. Используя этот метод, авторы определили расстояние всего 0,9 кпк от Земли, разместив структуру - и пульсар, если структура действительно связана с остальной частью - на более разумном расстоянии от плоскости.
Данные SHASSA также предоставили другое решение этой дилеммы. На изображениях показана рассеянная структура Hα вблизи положения пульсара, отличная от радиоизлучения, зарегистрированного GLEAM. Авторы предположили, что это излучение не связано с пульсаром, а находится между ним и Землей. Возможно, это способствовало удивительно высокой дисперсии. Если это правда, то результаты SHASSA поместят пульсар всего в 0,2 кпк от Земли и близко к плоскости Галактики.
Следует учесть еще несколько моментов. Если предположить, что расстояние, полученное с помощью модели NE2001, является правильным, как пульсар мог уйти так далеко от диска? Чтобы пройти 1,1 кпк за 28 600 лет, пульсар должен двигаться неоправданно быстро. Однако это основано на предположении, что пульсар образовался внутри диска; не исключено, что на самом деле он сформировался гораздо ближе к своему нынешнему положению. Массивный прародитель мог быть убегающей звездой, вытесненной ее спутником, ставшим сверхновой. Один из способов подтвердить или опровергнуть этот сценарий - измерить скорость пульсара вне плоскости - задача непростая, но не невозможная.
Это по-прежнему оставляет очевидную проблему: если расчетное расстояние в модели NE2001 верно, почему ATCA не обнаружила остатки сверхновой? Возможно, обнаруженная GLEAM структура совершенно не связана с пульсаром, а реальный остаток сверхновой просто слишком тусклый. Если околозвездная среда вокруг пульсара слишком рассеяна или магнитное поле слишком слабое, остаток не сможет генерировать достаточно высокочастотного синхротронного излучения для обнаружения ATCA. Комбинация этих двух факторов кажется возможным объяснением.
Радиотелескопы нового поколения, такие как Square Kilometer Array, возможно, смогут разгадать эту головоломку.
Источник: AAS
