813
Уявіть зорю, яка пережила власний вибух і понад покоління астрономів зберігала гробову тишу — жодного радіосигналу, жодного «пульсу». Саме такою вважалася нейтронна зоря 1E 1207.4-5209, доки команда Чжан Лея не «прислухалася» до неї за допомогою радіотелескопа MeerKAT і не вловила її надзвичайно тихий шепіт. Тепер виявилося, що цей обʼєкт, прозваний пульсаром Блакитне Око, усе це время тихо пульсував — просто настільки слабко, що ми його не помічали.
Що відомо коротко
- Нейтронна зоря 1E 1207.4-5209, яка десятиліттями вважалася «німою», виявилася джерелом дуже слабких радіопульсацій.
- Сигнал повторюється кожні 424 мілісекунди, що збігається з відомим періодом обертання зорі.
- Обʼєкт розташований у центрі залишку наднової на відстані близько 10 000 світлових років у нашій Галактиці.
- Після «збою обертання» у 2015 році його магнітне поле, ймовірно, змінилося так, що радіовипромінювання стало помітним.
- Відкриття натякає на <strongвелику кількість «прихованих» слабких пульсарів у Чумацькому Шляху, які досі лишаються невидимими для нас.
Чому одні нейтронні зорі кричать, а інші лише шепочуть
Коли масивна зоря вибухає як наднова, її ядро стискається до нейтронної зорі або чорної діри. Нейтронна зоря — це щось на кшталт космічного «ядра кулі»: розміри міста, але маса більша за масу Сонця. Вона обертається дуже швидко і має потужне магнітне поле, яке розганяє заряджені частинки до майже світлових швидкостей.
Ці частинки випромінюють радіохвилі вузьким променем, ніби світлообстріл від космічного маяка. Коли зоря обертається, цей промінь періодично «зачіпає» Землю, і ми реєструємо регулярні спалахи радіохвиль — так зʼявляється феномен пульсарів.
Але не всі нейтронні зорі в центрах залишків наднових «кричать» у радіодіапазоні. Близько десятка таких обʼєктів знають як центральні компактні обʼєкти (CCO): вони яскраво світять в рентгенівському діапазоні, зате радіохвиль від них довго не вдавалося виявити. Вважалося, що їхні магнітні поля надто слабкі, щоб запускати радіоджети. Блакитне Око було одним із таких загадкових «німців».
Як Блакитне Око видало себе радіошепотом
Команда Чжан Лея зі Національних астрономічних обсерваторій Китайської академії наук націлила радіотелескоп MeerKAT у Південній Африці на CCO 1E 1207.4-5209. Це залишок наднової, яка вибухнула понад 4100 років тому, на відстані близько 10 тисяч світлових років від нас у Чумацькому Шляху.
Після ретельного аналізу вони зафіксували надзвичайно слабкі, але регулярні радіоімпульси. Кожен імпульс повторюється через 424 мілісекунди — саме з такою періодичністю, згідно з рентгенівськими спостереженнями, обертається ця нейтронна зоря. Це однозначний «почерк» пульсара.
Своє прізвисько — Блакитне Око — обʼєкт отримав від астронома Лі Ді з Цінхуа, бо на поєднаних зображеннях: яскраве рентгенівське світіння в центрі та слабкий радіосигнал — він нагадує сяюче синє око посеред хмари уламків наднової.
«Збій обертання», який увімкнув прихований маяк
Блакитне Око має ще одну особливість: у 2015 році в рентгенівських даних зафіксували так званий спін-глітч — раптову невелику зміну швидкості обертання. Це явище в нейтронних зорях повʼязують із внутрішніми «землетрусами» або перерозподілом надщільної речовини в їхніх надрах.
Команда Лея припускає, що цей глітч міг посилити або переорієнтувати магнітне поле Блакитного Ока. У результаті або зʼявилося нове радіовипромінювання, або вже існуюче стало спрямованим так, що його нарешті зміг «побачити» MeerKAT.
Після глітчу обертання нейтронної зорі поступово сповільнюється і повертається до попереднього темпу. Якщо гіпотеза вірна, то, коли швидкість знову стабілізується, радіосигнал може зникнути. Саме тому астрономи планують продовжувати моніторинг Блакитного Ока, щоб перевірити, чи справді воно знову «замовкне».
Що це означає для пошуків пульсарів у Галактиці
Якщо один із раніше «німих» центральних компактних обʼєктів виявився лише дуже тихим пульсаром, логічно припустити, що подібних надслабких маяків у Чумацькому Шляху значно більше. Вони можуть працювати на мінімальній «потужності», тому наші телескопи просто не помічають їх серед космічного шуму.
Це особливо цікаво для так званих «загублених» пульсарів — наприклад, у знаменитому залишку наднової 1987A в галактиці Велика Магелланова Хмара. За непрямими даними, там майже напевно є нейтронна зоря, але радіопульсацій так і не виявили. Досвід із Блакитним Оком підказує: можливо, цей пульсар теж лише шепоче, а не кричить.
Є ще одна потенційна плутанина. Деякі пульсари вважають дуже старими, бо вони обертаються повільно й випромінюють слабо. Однак тепер зʼявляється можливість, що частина з них насправді молоді, але природно тихі, як Блакитне Око. Тобто ми могли хибно оцінювати «вік» цілої популяції нейтронних зір.
Цікаві факти
Блакитне Око обертається настільки швидко, що робить майже 2,4 оберти за секунду, хоча за космічними мірками є вже «дорослим» залишком наднової.
Поєднання яскравого рентгенівського світіння й слабкого радіосигналу робить обʼєкт схожим на сяюче око у центрі туманності з уламків вибуху.
Спін-глітчі в нейтронних зорях вважають «вікном» у їхню надщільну внутрішню будову, яку неможливо відтворити в жодному земному експерименті.
FAQ
Це відкриття вже підтверджене, чи це лише попередні дані?
Факт виявлення слабких радіопульсацій від Блакитного Ока описаний у науковій публікації, однак інтерпретації — наприклад, роль спін-глітчу та майбутня поведінка пульсара — поки що залишаються гіпотезами. Для остаточних висновків потрібні довготривалі спостереження за цим обʼєктом.
Чому астрономи не бачили цих сигналів раніше?
Радіовипромінювання Блакитного Ока настільки слабке, що його легко «заглушує» фоновий радіошум та обмеження чутливості телескопів. Лише сучасні інструменти на кшталт MeerKAT, разом із вдосконаленими методами обробки сигналів, дозволили розгледіти цей тонкий шепіт серед космічного хаосу.
Чи можуть інші «німі» центральні компактні обʼєкти виявитися такими ж тихими пульсарами?
Команда Чжан Лея якраз і натякає на таку можливість. Якщо у Блакитного Ока магнітне поле й геометрія випромінювання дозволили побачити радіосигнал після спін-глітчу, схожа ситуація може бути й у інших CCO. Перевірити це можна лише систематичними пошуками надслабких пульсацій.
Як це вплине на наші уявлення про кількість нейтронних зір у Галактиці?
Якщо зʼясується, що багато слабких чи «німих» джерел насправді є пульсарами, це означатиме, що Чумацький Шлях насичений значно більшою кількістю нейтронних зір, ніж ми вважали. Це змінить моделі еволюції масивних зір, частоти вибухів наднових і розподілу нейтронних зір у галактичному диску.
Один тихий радіошепіт із глибини космосу змушує переглянути саму карту «голосів» нашої Галактики — можливо, навколо нас давно працює ціла мережа слабких космічних маяків, які ми лише зараз навчилися чути. І що краще ми слухаємо Всесвіт, то більше виявляється, що навіть там, де здавалося порожньо й тихо, хтось усе ж говорить.
Рідкісний пульсар Блакитне Око заговорив радіохвилями після мовчання з’явилася спочатку на Цікавості.
