Учёные предложили объяснение загадочных ультрадлиннопериодических радиотранзиентов

«Долина смерти» странных карликовых пульсаров на диаграмме магнитное поле—период. Автор: Чжоу Ся

Исследователи под руководством профессора Чжоу Ся из Синьцзянской астрономической обсерватории Китайской академии наук совместно с коллегами добились значительного прогресса в понимании ультрадлиннопериодических радиотранзиентов (ULPT) — загадочного класса астрофизических объектов. Учёные предположили, что эти таинственные источники могут быть «странными карликовыми пульсарами» — вращающимися компактными объектами.

Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

Периоды вращения ULPT достигают тысяч секунд, что значительно превышает диапазон от миллисекунд до десятков секунд у обычных радиопульсаров. Согласно стандартной теории пульсаров, такие крайне медленные объекты должны находиться ниже «линии смерти» радиопульсара, то есть их энергии вращения недостаточно для генерации радиоизлучения.

Однако недавно открытые источники, такие как GLEAM-X J1627-52 и GPM J1839-10, демонстрируют периодическую радиоактивность, что бросает вызов существующим моделям.

Чтобы раскрыть природу этих объектов, учёные предположили, что изолированные ULPT могут быть странными карликовыми пульсарами — компактными объектами, состоящими из ядра из «странной кварковой материи», окружённого корой из обычного вещества.

Теоретическая модель успешно объясняет свойства четырёх известных изолированных источников: GLEAM-X J1627-52, GPM J1839-10, ASKAP J1832-0911 и ASKAP J193505.1+214841.0.

Результаты показывают, что странные карликовые пульсары благодаря значительно большему радиусу по сравнению с обычными нейтронными звёздами могут генерировать устойчивое когерентное радиоизлучение даже при экстремально длинных периодах.

Исследователи также обнаружили, что эти объекты занимают особую нишу на диаграмме магнитное поле—период, с оценённой поверхностной магнитной индукцией от 10⁶ до 10¹⁰ Гаусс. Минимальное значение около 10⁶ Гс указывает на фундаментальный порог, необходимый для образования электрон-позитронных пар в магнитосфере, которые и питают радиоизлучение.

Несмотря на крайне медленное вращение, их радиоэффективность (около 10^-4–10^-2) сравнима с обычными пульсарами.

Модель также согласуется с многодиапазонными наблюдательными особенностями, особенно с рентгеновскими данными от ASKAP J1832-0911. Этот источник демонстрирует двухкомпонентный рентгеновский спектр, а его рентгеновское и радиоизлучение изменяются синхронно — что точно предсказывается моделью странного карликового пульсара.

Это исследование не только даёт физическое объяснение новому классу ULPT, но и имеет важные последствия для понимания уравнения состояния странной кварковой материи внутри компактных объектов. Уникальная структура странных карликовых пульсаров позволяет им оставаться «радиоактивными» при экстремальных периодах, открывая новое окно в физику сверхплотной материи.

«Мы планируем использовать телескопы следующего поколения, такие как Square Kilometer Array (SKA) и Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), чтобы дополнительно проверить модель странного карлика, изучая формирование, внутреннюю структуру и популяцию этих уникальных объектов», — заявил профессор Чжоу Ся.

Дополнительная информация: Xia Zhou et al, Nature of Ultralong Period Radio Transients: Could They Be Strange Dwarf Pulsars?, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/add268

Источник: Chinese Academy of Sciences