Пульсары иногда демонстрируют резкие изменения яркости. Предполагается, что они возникнут из-за того, что плотные области межзвездной плазмы рассеивают радиоволны, излучаемые пульсаром.
Пульсары — быстро вращающиеся остатки звезд, которые мерцают, как маяки, — иногда демонстрируют резкие перепады яркости. Ученые предсказывают, что эти короткие вспышки яркости происходят из-за того, что плотные области межзвездной плазмы (горячего газа между звездами) рассеивают радиоволны , излучаемые пульсаром. Однако мы до сих пор не знаем, откуда берутся источники энергии, необходимые для формирования и поддержания этих плотных областей плазмы . Чтобы лучше понять эти межзвездные образования, нам нужны более подробные наблюдения за их структурой в небольшом масштабе, и многообещающий путь к этому — мерцание или «мерцание» пульсаров.
Когда радиоволны пульсара рассеиваются межзвездной плазмой, отдельные волны интерферируют и создают интерференционную картину на Земле. Поскольку Земля, пульсар и плазма движутся относительно друг друга, эта картина наблюдается как изменение яркости со временем и частотой: динамический спектр. Это мерцание, или «мерцание». Из-за точечной природы сигналов пульсаров рассеяние и мерцание происходят на небольших участках плазмы. После квалифицированной обработки сигнала динамического спектра мы можем наблюдать параболические свойства, известные как дуги мерцаний, которые связаны с изображением рассеянного излучения пульсара на небе.
Один из пульсаров, названный J1603-7202, подвергся сильному рассеянию в 2016 году, что делает его интересным объектом для изучения этих плотных областей плазмы. Однако траекторию пульсара еще предстоит определить, поскольку он вращается вокруг другой компактной звезды, называемой белым карликом , по орбите лицом к лицу, и у ученых нет альтернативных методов ее измерения в этой ситуации. К счастью, сцинтилляционные дуги служат двойной цели: их кривые связаны со скоростью пульсара, а также с расстоянием до пульсара и плазмы. Изменение скорости пульсара на орбите зависит от ориентации орбиты в пространстве. Поэтому в случае с пульсаром J1603-7202 ученые рассчитали кривые дуг во времени, чтобы определить ориентацию.
Измерения, полученные ими для орбиты J1603-7202, являются значительным улучшением по сравнению с предыдущим анализом. Это демонстрирует экономическую эффективность использования сцинтилляций в дополнение к альтернативным методам. Ученые измерили расстояние до плазмы и показали, что оно примерно равно расстоянию от Земли до пульсара. Похоже, что это не совпадает с положением каких-либо известных звезд или облаков межзвездного газа . Измерения мерцаний пульсаров часто исследуют такие структуры, которые в противном случае невидимы. Так что вопрос остается открытым: что является источником плазмы, рассеивающей излучение пульсара?
Наконец, используя измерения орбиты, сделанные учеными, они смогли оценить массу компаньона J1603-7202, которая примерно вдвое меньше массы Солнца. Когда мы рассматриваем очень круговую орбиту J1603-7202, это означает, что компаньон, возможно, является звездным остатком, состоящим из углерода и кислорода — более редкая находка вокруг пульсара, чем более распространенный остаток на основе гелия.
Поскольку сейчас у ученых есть почти полная модель орбиты, можно преобразовать наблюдения сцинтилляций J1603-7202 в изображения рассеяния в небе и нанести на карту межзвездную плазму в масштабах Солнечной системы. Создание изображений физических структур, вызывающих экстремальное радиорассеяние, может дать нам лучшее понимание того, как формируются такие плотные области и какую роль межзвездная плазма играет в эволюции галактик.