Астрономы наблюдают затмения пульсара PSR J0024−7204O

График профиля импульса PSR J0024-7204O за все 17 часов наблюдения. Автор: Abbate et al., 2024.

С помощью радиотелескопа MeerKAT астрономы наблюдали затмения радиоизлучения пульсара, известного как PSR J0024-7204O. Результаты наблюдательной кампании, опубликованные на сервере препринтов arXiv, могут помочь нам лучше понять природу и поведение 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), и называются «красными вдовами», если вторичная звезда тяжелее.

PSR J0024-7204O, или 47 Tuc O, представляет собой MSP «черная вдова» в шаровом скоплении 47 Tucanae с периодом вращения 2,64 миллисекунды. Это двойная система с орбитальным периодом 3,26 часа и минимальной массой спутника около 0,025 массы Солнца.

Предыдущие наблюдения PSR J0024-7204O обнаружили затмения ее радиопульсаций, и теперь группа астрономов под руководством Федерико Аббате из обсерватории Кальяри в Италии использовала MeerKAT для исследования свойств этих затмений.

«Мы наблюдали затменный пульсар «черная вдова» 47 Tuc O с помощью радиотелескопа MeerKAT в диапазоне УВЧ (544–1088 МГц) в течение 17 часов, охватив 6 смежных орбит (но только 5 полных затмений). Благодаря этому наблюдению мы смогли детально изучить свойства затмений и их изменчивость на протяжении ряда орбит», — пишут исследователи в статье.

Наблюдения MeerKAT показали, что превышение меры дисперсии PSR J0024-7204O демонстрирует значительные изменения от затмения к затмению как на стадии входа, так и на стадии выхода. Это предполагает более высокую плотность газа вдоль луча зрения в затменной области, чем на окружающих орбитальных фазах.

Кроме того, наблюдения выявили сильное рассеяние во времени, которое имеет ту же тенденцию, что и мера дисперсии. По мнению астрономов, это указывает на то, что рассеяние, скорее всего, является доминирующим механизмом, вызывающим затмения, по крайней мере, вблизи областей входа и выхода.

Исследование также показало, что поляризация PSR J0024-7204O демонстрирует очень значительное падение как на входной, так и на выходной переходной стадии. Авторы статьи пришли к выводу, что это вместе с небольшим увеличением меры вращения предполагает наличие магнитного поля величиной около 2,0 мГс.

Подводя итоги, исследователи отметили, что продолжительность затмений PSR J0024−7204O аналогична таковой у других пульсаров «черной вдовы». Более того, максимальное превышение меры дисперсии сравнимо с таковым у других затменных пульсаров, наблюдавшихся в аналогичном диапазоне частот.

Больше информации: F. Abbate et al, Study of consecutive eclipses of pulsar J0024$-$7204O, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.15563