NASA раскрыла тайны редкого пульсара с помощью телескопа IXPE

Художественное изображение центральных областей двойной системы PSR J1023+0038, включая пульсар, внутренний аккреционный диск и пульсарный ветер. Авторы: Марко Мария Месса (Университет Милана/INAF-OAB) и Мария Кристина Бальо (INAF-OAB).

Международная команда астрономов обнаружила новые доказательства, объясняющие, как пульсирующие остатки взорвавшихся звёзд взаимодействуют с окружающей материей в глубинах космоса. Исследование проводилось с использованием данных рентгеновского телескопа NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) и других обсерваторий.

Учёные из США, Италии и Испании сосредоточились на загадочной двойной системе PSR J1023+0038 (сокращённо J1023). Эта система состоит из быстро вращающейся нейтронной звезды, поглощающей вещество своего маломассивного компаньона, что создаёт аккреционный диск вокруг пульсара. Нейтронная звезда также является пульсаром, испуская мощные двойные лучи света со своих магнитных полюсов, подобно маяку.

Система J1023 представляет особую ценность для науки, так как демонстрирует чёткие переходы между активной фазой (когда пульсар поглощает вещество звезды-компаньона) и «спящим» режимом, в котором он испускает радиоволны. Это делает его «переходным миллисекундным пульсаром».

«Переходные миллисекундные пульсары — это космические лаборатории, помогающие нам понять, как нейтронные звёзды эволюционируют в двойных системах», — пояснила Мария Кристина Бальо из Национального института астрофизики Италии (INAF), ведущий автор исследования.

Главный вопрос для учёных заключался в происхождении рентгеновского излучения. Ответ мог бы пролить свет на теории об ускорении частиц, физике аккреции и условиях вокруг нейтронных звёзд во Вселенной.

Оказалось, что источником рентгеновских лучей является «пульсарный ветер» — хаотичная смесь газов, ударных волн, магнитных полей и частиц, разогнанных почти до скорости света, которые сталкиваются с аккреционным диском.

Чтобы подтвердить это, астрономы измерили угол поляризации в рентгеновском и оптическом диапазонах. Для этого использовали данные IXPE (единственного телескопа, способного проводить такие измерения в космосе) и Европейской южной обсерватории в Чили. IXPE, запущенный в декабре 2021 года, уже исследовал множество пульсаров, но J1023 стал первым объектом такого типа в его практике.

Дополнительные наблюдения провели телескопы NICER, Neil Gehrels Swift Observatory и радиотелескоп Karl G. Jansky Very Large Array в Нью-Мексико.

Результат показал одинаковый угол поляризации на разных длинах волн.

«Это убедительное доказательство того, что один и тот же физический механизм лежит в основе наблюдаемого излучения», — отметил Франческо Коти Джелати из Института космических наук в Барселоне.

Открытие опровергает прежние представления о природе излучения нейтронных звёзд в двойных системах. Ранее считалось, что рентген исходит из аккреционного диска, но теперь доказано, что его источник — пульсарный ветер.

«IXPE показал, что пульсарный ветер генерирует рентгеновское излучение не только у изолированных пульсаров, но и в таких системах, как J1023», — добавил астрофизик NASA Филип Каарет.

Исследования переходных миллисекундных пульсаров продолжаются. Учёные надеются, что новые данные помогут уточнить теоретические модели и раскрыть природу этих экстремальных космических объектов.

Подробнее: Maria Cristina Baglio et al, Polarized Multiwavelength Emission from Pulsar Wind—Accretion Disk Interaction in a Transitional Millisecond Pulsar, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/add7d2