Наблюдения исследуют природу переходного миллисекундного пульсара PSR J1023+0038

Средний спектр J1023, нормализованный на излучение континуума. Изучаемые в данной работе линии излучения выделены. Автор: Messa et al., 2024.

Используя Gran Telescopio Canarias (GTC), астрономы из Италии и Испании провели оптические спектроскопические наблюдения с высоким временным разрешением переходного миллисекундного пульсара, обозначенного как PSR J1023+0038. Результаты наблюдательной кампании, опубликованные 19 сентября на сервере препринтов arXiv, дают важную информацию о природе этого пульсара.

Так называемые переходные миллисекундные пульсары (tMSP) демонстрируют переходы вперед и назад между состоянием радиопульсара, питаемого вращением («состояние пульсара»), и состоянием, характеризующимся рентгеновскими пульсациями и особенностями аккреционного диска в оптических спектрах («состояние диска»). Они, как правило, редки, поскольку до сих пор было обнаружено только три tMSP.

Один из них — PSR J1023+0038 (или J1023 для краткости), впервые идентифицированный два десятилетия назад. Период вращения пульсара составляет 1,69 миллисекунды, а его орбитальный период составляет приблизительно 4,75 часа. Звезда-компаньон в системе — звезда позднего типа спектрального класса G5.

Предыдущие наблюдения J1023 показали, что он переключается между рентгеновским состоянием и фазой радиопульсара, питаемой вращением. Теперь группа астрономов под руководством Марко Мессы из Миланского университета в Италии использовала оптическую систему визуализации и инструмент низко-промежуточного разрешения (OSIRIS) GTC, чтобы более подробно изучить природу этого пульсара и его поведение.

Наблюдения показали, что J1023, как и другие tMSP, демонстрирует переменность потока на коротких временных масштабах (десятки секунд) во всех диапазонах. Более того, исследование обнаружило доказательства значительной переменности свойств эмиссионной линии (эквивалентная ширина и полная ширина на половине максимума) на временной шкале минут. Это открытие знаменует собой первый случай, когда переменность свойств спектральной линии tMSP наблюдалась на таких коротких временных масштабах.

Согласно исследованию, эпизоды изменчивости, наблюдаемые в континууме, эквивалентной ширине и полной ширине полумаксимума, кажутся беспорядочными и не коррелируют друг с другом. Это делает происхождение таких эпизодов неясным.

Наблюдения также показали, что эмиссионные линии серий Бальмера и гелия в большинстве случаев демонстрируют двурогий профиль эмиссии. Это указывает на наличие аккреционного диска, и поэтому J1023, скорее всего, находился в состоянии диска во время наблюдательной кампании.

В заключение авторы статьи добавляют, что необходимо провести многоволновые одновременные наблюдения, чтобы оценить возможную корреляцию между изменчивостью свойств эмиссионной линии и явлением переключения мод в J1023.

Больше информации: M. M. Messa et al, High-temporal-resolution optical spectroscopic observations of the transitional millisecond pulsar PSR J1023+0038, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.12893