Ученые исследуют массивный пульсар-паук

Сгруппированные рентгеновские и оптические орбитальные кривые блеска J2215. Менее точно распределенные кривые блеска показаны блеклыми маркерами. Автор: Sullivan and Romani, 2024.

Астрономы из Стэнфордского университета в Калифорнии провели совместные рентгеновские и оптические наблюдения массивного пульсара-паука, получившего обозначение PSR J2215+5135. Результаты наблюдательной кампании, представленные в статье, опубликованной 22 мая на сервере препринтов arXiv, дают больше намеков на природу этого пульсара.

Наиболее быстро вращающиеся пульсары с периодом вращения менее 30 миллисекунд известны как миллисекундные пульсары (MSP). Исследователи предполагают, что они образуются в двойных системах, когда изначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается за счет аккреции вещества вторичной звезды.

Класс крайних двойных пульсаров с полувырожденными звездами-компаньонами получил название «пульсары-пауки». Эти объекты далее классифицируются как «черные вдовы», если спутник имеет чрезвычайно низкую массу (менее 0,1 массы Солнца), а если вторичная звезда тяжелее, их называют «красными спинами».

В пульсарах-пауках гамма-излучение и релятивистские частицы пульсарного ветра облучают спутника, в результате чего отгоняется массивный звездный ветер. Наблюдения показывают, что при столкновении ветра пульсара и ветра-компаньона образуется так называемая внутрибинарная ударная волна (ВУВ).

Расположенная на расстоянии около 9800 световых лет от нас, PSR J2215+5135 (или J2215 для краткости) представляет собой MSP-паук с красной спиной, период вращения которого составляет 2,61 миллисекунды, а мощность замедления вращения составляет около 50 дециллионов эрг/с. Нейтронная звезда в системе имеет массу примерно 2,24 массы Солнца, тогда как масса компаньона оценивается примерно в 0,3 массы Солнца. Орбитальный период J2215 составляет 4,14 часа, а мера дисперсии — 225,6 пк/см³.

Недавно Эндрю Салливан и Роджер Романи из Стэнфордского университета использовали космический аппарат ЕКА XMM-Newton, чтобы поближе рассмотреть J2215. На основе данных XMM-Newton они построили орбитальные кривые блеска J2215 и использовали их для моделирования свойств системы.

Новые наблюдения показали, что нейтронная звезда в J2215 имеет массу примерно 2,15 массы Солнца, а звезда-компаньон теряет свою массу на уровне 0,0003 массы Земли в год. Таким образом, исследователи подсчитали, что J2215 может стать изолированным MSP.

На основе рентгеновского анализа J2215 исследователи обнаружили, что IBS все еще окружает пульсар. Это типично для красных спин, поскольку в таких системах ветер-компаньон доминирует над ветром пульсара, поэтому IBS обтекает пульсар, тогда как в черных вдовах IBS обтекает объект-компаньон.

Исследование также показало, что J2215 находится на расстоянии около 10 800 световых лет от нас, а мощность его вращения находится на уровне 52 дециллионов эрг/с. Авторы статьи предполагают, что IBS J2215 может переработать большую часть мощности своего замедления.

Больше информации: Andrew G. Sullivan et al, A Joint X-ray and Optical Study of the Massive Redback Pulsar J2215+5135, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.13889