Учёные раскрыли тайну поляризации миллисекундного пульсара PSR B1937+21

Измеренные доли линейной и круговой поляризации для PSR B1937+21 в зависимости от частоты, вместе с линиями наилучшего соответствия и погрешностями (затенённые области). Автор: The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/add728

В нашей галактике Млечный Путь, в направлении созвездия Лисички, находится космический «маяк» под названием PSR B1937+21, который вращается с невероятной скоростью 642 оборота в секунду. Он испускает электромагнитные импульсы, точность которых сопоставима с атомными часами.

Впервые китайская исследовательская группа зафиксировала полную картину поляризации основного импульса и межпульса PSR B1937+21 в зависимости от частоты. Это открытие, о котором сообщается в The Astrophysical Journal, предоставляет важные доказательства механизмов излучения, работающих в экстремальных физических условиях.

С помощью 64-метрового радиотелескопа «Мурриянг» (Паркс) в Австралии, оснащённого сверхширокополосным приёмником, аспирант Ван Чжэнь из Синьцзянской астрономической обсерватории (XAO) Китайской академии наук (CAS) под руководством своих научных руководителей, профессоров Юань Цзяньпина и Вэнь Чжигана, провёл трёхлетние непрерывные наблюдения.

Исследователи раскрыли секреты излучения PSR B1937+21: степень линейной поляризации основного импульса уменьшается с увеличением частоты, в то время как межпульс демонстрирует противоположную тенденцию; степень круговой поляризации обеих областей излучения усиливается с ростом частоты; а соотношение интенсивностей основного импульса к межпульсу следует степенному спектру с индексом 0.52±0.02.

Обнаруженный в 1982 году как один из первых миллисекундных пульсаров, PSR B1937+21 обладает сверхкоротким периодом вращения — 1.558 миллисекунды. Сила его магнитного поля составляет лишь одну десятитысячную от обычных пульсаров, что позволяет предположить возможность его «раскрутки» за счёт аккреции вещества от звезды-компаньона.

Исследователи использовали сверхширокополосную приёмную систему, охватывающую диапазон 704–4032 МГц, что позволило повысить отношение сигнал/шум в 20 раз за счёт интеграции данных за несколько лет. Кроме того, измерения плотности потока, анализ меры дисперсии (DM) и измерения вращения Фарадея были использованы для определения свойств межзвёздной среды на пути излучения.

Результаты подтвердили, что высота излучения уменьшается с увеличением частоты, что проявляется как сужение ширины импульса. Результаты также позволяют предположить, что основной импульс и межпульс, вероятно, происходят из разных областей в пределах магнитосферы. Эти находки предоставляют наблюдательную поддержку «модели релятивистского излучения».

Эти открытия продвинут исследования в области физики магнитосфер нейтронных звезд и механизмов излучения плазмы, а также предоставят более точные временные ориентиры для обнаружения гравитационных волн.

Больше информации: Z. Wang et al, Frequency-dependent Emission of the Millisecond Pulsar B1937+21 with the Parkes Ultrawideband Receiver, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/add728

Источник: Chinese Academy of Sciences