Группа астрономов использовала южноафриканский радиотелескоп MeerKAT для обнаружения восьми миллисекундных пульсаров, расположенных в шаровых скоплениях с высокой звездной плотностью. Пульсары — это нейтронные звезды и, следовательно, самые плотные из известных звезд, которые вращаются вокруг своей оси со скоростью до 700 раз в секунду.
Шаровое скопление NGC 6624, вид с космического телескопа «Хаббл». На вставке выделены пульсары в центральной области. Пульсар PSR J1823-3021G, недавно обнаруженный с помощью MeerKAT, отмечен красным. NGC 6624 находится на расстоянии чуть менее 8000 световых лет от нас в направлении созвездия Стрельца. © A. Ridolfi et al. / INAF / Hubble Space Telescope
Миллисекундные пульсары — чрезвычайно компактные звезды, состоящие в основном из нейтронов, и являются одними из самых необычных объектов во вселенной. Они сжимаются в сферу диаметром около 15 километров, в сто тысяч раз превышающую массу Земли, и вращаются вокруг своей оси со скоростью в сотни оборотов в секунду. Они излучают луч радиоволн, который при каждом обороте попадает в поле зрения наблюдателя, словно вспышки света на маяке. Формированию этих объектов очень сильно способствует окружающая среда в центрах шаровых скоплений с высокой звездной плотностью.
«Мы направили антенны MeerKAT на девять шаровых скоплений и смогли обнаружить новые пульсары в восьми из них», — говорит Алессандро Ридольфи, аспирант Итальянского национального института астрофизики (INAF) и Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) в Бонне. Семь из этих новых пульсаров вращаются вокруг разных звезд. Но один из них, PSR J1823-3021G, оказался для ученых особенно интересным. «Из-за очень эллиптической орбиты и массивного компаньона эта система, вероятно, образовалась в результате обмена партнерами: после близкой встречи первоначальный партнер был изгнан из системы и заменен новой звездой-компаньоном», — продолжает Ридольфи.
«Этот конкретный пульсар может иметь большую массу, более чем в два раза превышающую массу Солнца. Но при этом он также может стать первой подтвержденной системой, состоящей из миллисекундного пульсара и нейтронной звезды», — объясняет Таша Гаутам, аспирант MPIfR в Бонне. «Если это подтвердится уже ведущимися дополнительными наблюдениями, этот миллисекундный пульсар станет отличным испытательным полигоном для новых открытий в фундаментальной физике».
Восемь новых пульсаров — это только верхушка айсберга. В наблюдениях, которые привели к их открытию, использовалось только около 40 из 64 антенн MeerKAT, и они фокусировались только на центральных областях шаровых скоплений. «Радиотелескоп MeerKAT представляет собой крупный технологический прорыв в исследовании и изучении пульсаров в южном небе», — говорит Андреа Поссенти из INAF, координатор наблюдений пульсаров в шаровых скоплениях в рамках коллаборации MeerTIME. «Ожидается, что в ближайшие несколько лет MeerKAT обнаружит десятки новых миллисекундных пульсаров и даст нам представление о том, какие откроются перспективы с вводом в эксплуатацию среднечастотных антенн обсерватории SKA в будущем. Это произведет революцию во многих областях астрофизики, включая изучение пульсаров».
Ридольфи, Гаутам и Поссенти являются членами коллаборации «TRAnsients and PUlsars with MeerKAT», или TRAPUM — крупномасштабного исследования неба, проводимого при всестороннем международном сотрудничестве астрономов, которые с энтузиазмом относятся к возможностям, открываемые для них MeerKAT. Для этой специальной работы они разделили время телескопа со второй программой съемки MeerKAT, MeerTIME, которую MeerKAT использует для исследования уже известных пульсаров с недостижимой ранее точностью. Эта работа послужила коллаборации TRAPUM в качестве модельного эксперимента, чтобы лучше спланировать полноценное сканирование шаровых скоплений для поиска новых пульсаров.
Такой скрининг в настоящее время проводится с использованием всех 64 параболических зеркал MeerKAT (что дополнительно увеличивает чувствительность). Такой подход расширит поиск на гораздо большее количество шаровых скоплений, а также измерит их внешние области. «В предыдущих программах поиска пульсаров в шаровых скоплениях уже был обнаружен ряд странных и экстремальных двойных пульсаров. «С новыми инструментами, такими как MeerKAT, мы, безусловно, сможем открыть для себя еще больше этих экстремальных систем, которые расскажут нам много нового о фундаментальных законах нашей вселенной», — убежденно говорит Пауло Фрейре из MPIfR.
