Астрономы из Германии и Австралии выяснили, что у миллисекундных пульсаров радиоимпульсы возникают не только вблизи магнитных полюсов звезды, но и на огромном расстоянии от неё — в так называемом токовом слое за пределами светового цилиндра. Работа опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Что такое пульсар?
Пульсары — сверхплотные, быстро вращающиеся ядра мёртвых звёзд с мощным магнитным полем. Они работают как космические маяки, посылая регулярные импульсы радиоволн. Миллисекундные пульсары вращаются сотни раз в секунду и считаются одними из самых точных часов во Вселенной.
Что было известно?
Десятилетиями астрономы полагали, что радиосигналы пульсаров генерируются только вблизи поверхности звезды, у магнитных полюсов.
Что обнаружили?
Майкл Крамер (MPIfR) и Саймон Джонстон (CSIRO) проанализировали наблюдения почти 200 миллисекундных пульсаров и сопоставили их с данными гамма-излучения от спутника NASA «Ферми».
Результаты:
- Примерно у трети миллисекундных пульсаров радиосигналы исходят из двух или более отдельных областей, разделённых промежутками (среди медленных пульсаров такое — только у 3%).
- Многие из изолированных радиоимпульсов идеально совпадают по времени с гамма-вспышками от «Ферми» → оба типа излучения могут генерироваться в одной области.
Новая модель
Учёные предложили модель с двумя источниками радиоволн:
- Ближняя зона — вблизи магнитных полюсов звезды (как считалось ранее).
- Дальняя зона — в токовом слое за пределами светового цилиндра.
Световой цилиндр — это граница, на которой магнитное поле вращается со скоростью света, чтобы не отставать от вращения звезды. За этой границей, в турбулентной среде токового слоя, заряженные частицы тоже могут генерировать радиоизлучение.
В зависимости от угла наблюдения, в телескоп попадают сигналы из ближней зоны, дальней или обеих сразу. Это объясняет фрагментированные радиопрофили, которые долго ставили астрономов в тупик.
Почему это важно?
- Радиоизлучение пульсаров может распространяться в более широком диапазоне направлений, чем считалось → можно обнаружить больше таких объектов.
- Объясняет трудности с интерпретацией поляризации радиоволн от миллисекундных пульсаров.
- Практически все миллисекундные пульсары, излучающие гамма-лучи, должны испускать и радиоволны — даже если сигналы слабы.
Новый вызов для теории: как стабильные радиоимпульсы формируются на таком огромном расстоянии от звезды, в экстремальной и турбулентной среде?
Вывод: пульсары оказались сложнее, чем считалось. Их радиосигналы рождаются не только у полюсов, но и далеко за пределами звезды — в зоне, где магнитное поле уже не успевает за вращением. Это открытие меняет представление о том, как работают эти космические маяки.