Мигающие радиоимпульсы из космоса намекают на космический объект, который «не должен существовать»

Здесь показан импульс, обнаруженный телескопом MeerKAT на двух различных центральных частотах. Верхние графики показывают яркость импульса с течением времени, а нижние графики иллюстрируют частоту наблюдения с течением времени, причем цвета представляют уровни яркости. Автор: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-024-02452-z

Когда некоторые из самых больших звезд достигают конца своей жизни, они взрываются в эффектных сверхновых и оставляют после себя невероятно плотные ядра, называемые нейтронными звездами. Некоторые из этих остатков испускают мощные радиолучи из своих магнитных полюсов.

По мере вращения звезды эти лучи проносятся мимо Земли и производят периодические импульсы радиоволн, очень похожие на космический маяк. Такое поведение дало им название «пульсары».

В новом исследовании мы обнаружили самый медленный космический маяк — тот, который вращается каждые 6,5 часов. Это открытие, опубликованное в Nature Astronomy, раздвигает границы того, что мы считали возможным.

Наш медленный маяк также оказался выровнен с Землей таким образом, что позволяет нам видеть радиоимпульсы от обоих ее магнитных полюсов. Это редкое явление является первым для объектов, вращающихся так медленно, и предлагает новое окно в то, как работают эти звезды.

Объект, который не должен существовать?

Мы обнаружили объект, названный ASKAP J1839-0756, с помощью радиотелескопа ASKAP CSIRO, расположенного в стране Ваджарри-Ямаджи в Западной Австралии.

Во время рутинного наблюдения ASKAP J1839-0756 выделялся, поскольку ранее не было известно ни одного объекта на его месте. Его радиоизлучение выглядело как затухающий всплеск, а его яркость упала на 95% всего за 15 минут.

Сначала мы не имели ни малейшего представления о том, что источник испускает периодические радиоимпульсы. Во время первоначального наблюдения был зафиксирован только один всплеск.

Чтобы раскрыть больше, мы провели больше наблюдений с ASKAP, а также с помощью компактного массива телескопов Australia Telescope Compact Array от CSIRO на острове Камиларои в Наррабри, Новый Южный Уэльс, и высокочувствительного радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке. Длительное наблюдение ASKAP в конечном итоге выявило два импульса, разделенных 6,5 часами, что подтвердило периодическую природу источника.

Но вот настоящий сюрприз: согласно тому, что мы знаем о нейтронных звездах, ASKAP J1839-0756 вообще не должна существовать.

Нейтронные звезды испускают радиоимпульсы, преобразуя свою вращательную энергию в излучение. Со временем они теряют энергию и замедляются.

Стандартная теория гласит, что как только вращение нейтронной звезды замедляется до определенной точки (примерно один оборот в минуту), она должна полностью прекратить испускать радиоимпульсы. Но вот ASKAP J1839-0756 освещает космос в неторопливом темпе одного оборота каждые 6,5 часов.

Рассказ о двух полюсах

Большинство пульсаров, более быстро вращающихся кузенов ASKAP J1839-0756, похожи на односторонние фонарики. Ось, вокруг которой они вращаются, близко совпадает с осью их магнитного поля, что означает, что мы видим вспышки только от одного магнитного полюса.

Но примерно у 3% пульсаров оси вращения и магнитные оси расположены почти под прямым углом друг к другу, что позволяет нам видеть импульсы с обоих полюсов. Эти редкие двойные вспышки, называемые интеримпульсами, предоставляют уникальное окно в геометрию и магнитное поле звезды.

Вопрос о том, становятся ли магнитные и вращательные оси пульсара более или менее выровненными по мере его замедления, все еще остается открытым.

Интеримпульс от ASKAP J1839-0756 может дать подсказки к этому вопросу. Примерно через 3,2 часа после своего основного импульса он испускает более слабый импульс с другими свойствами, что убедительно свидетельствует о том, что мы видим радиосвет с противоположного магнитного полюса.

Это открытие делает ASKAP J1839-0756 первым объектом-замедлителем в своем классе, испускающим интеримпульсы, и поднимает большие вопросы о том, как работают такие объекты.

Изображения MeerKAT в координатах ASKAP J1839-0756. Автор: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-024-02452-z

Магнетар или что-то новое?

Так что же питает эту космическую аномалию? Одна из возможностей заключается в том, что это магнетар — нейтронная звезда с мощным магнитным полем, по сравнению с которым самые мощные магниты Земли кажутся легкими как перышки.

Магнетары генерируют радиоимпульсы с помощью другого механизма, который может позволить им продолжать светиться даже при более медленных скоростях вращения. Но даже у магнетаров есть пределы, и их периоды обычно измеряются секундами, а не часами.

Единственным исключением является магнетар 1E 161348-5055, период которого составляет 6,67 часов. Однако он испускает только рентгеновские лучи и не испускает радиоимпульсов.

Может ли ASKAP J1839-0756 быть чем-то совершенно другим? Некоторые астрономы задаются вопросом, могут ли подобные объекты быть белыми карликами — остатками ядер менее массивных звезд.

Белые карлики вращаются гораздо медленнее нейтронных звезд, но ни один из отдельных изолированных белых карликов не был замечен испускающим радиоимпульсы. И до сих пор никакие наблюдения в других длинах волн не нашли свидетельств наличия белого карлика в этом месте на небе.

Космическая головоломка

Чем бы ни оказался ASKAP J1839-0756, ясно, что этот объект переписывает свод правил. Его странное сочетание медленного вращения, радиоимпульсов и интеримпульсов заставляет астрономов переосмыслить пределы поведения нейтронных звезд и исследовать новые возможности того, что лежит в основе этой загадки.

Открытие ASKAP J1839-0756 является напоминанием о том, что Вселенная любит нас удивлять, особенно когда мы думаем, что уже все разгадали. Продолжая следить за этим загадочным объектом, мы обязательно раскроем еще больше секретов.

Больше информации: YWJ Lee et al, The emission of interpulses by a 6.45-h-period coherent radio transient, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-024-02452-z

Источник: The Conversation