Используя данные от телескопа NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), установленного на Международной космической станции, учёные обнаружили всплески рентгеновского излучения, сопровождающие радиовспышки пульсара в Крабовидной туманности.
Согласно данному открытию, эти всплески, называемые гигантскими радиоимпульсами, выделяют гораздо больше энергии, чем предполагалось ранее.
Пульсар - это тип быстро вращающейся нейтронной звезды, сильно сжатое ядро размером с земной город, оставшееся после взрыва сверхновой.
Молодая изолированная нейтронная звезда может вращаться со скоростью, равной десяткам оборотов в секунду, а её вращающееся магнитное поле питает лучи радиоволн, видимого света, рентгеновского и гамма-излучения.
Когда эти лучи проходят мимо Земли, астрономы фиксируют периодические импульсы излучения и классифицируют объект как пульсар.
"Из более чем 2800 занесенных в каталог пульсаров данный объект в Крабовидной туманности - один из немногих, испускающих гигантские радиоимпульсы, которые происходят спорадически и могут быть в сотни или тысячи раз мощнее обычных импульсов, - говорит ведущий учёный Теруаки Эното из Института физико-химических исследований (RIKEN), Кластер новаторских исследований в Вако, Япония. - После десятилетий наблюдений было выявлено, что гигантские радиоимпульсы этого пульсара сопровождаются усилением излучения из других частей спектра".
Новое исследование, опубликованное в выпуске журнала Science от 9 апреля и доступное в Интернете, является анализом самого большого количества одновременно полученных рентгеновских и радио данных, когда-либо собранных при наблюдении пульсара.
Это расширяет наблюдаемый энергетический диапазон, связанный с этим феноменом усиления, в тысячи раз.
Крабовидная туманность расположена примерно в 6500 световых годах от нас в созвездии Тельца. Она и её пульсар образовались в результате взрыва сверхновой звезды, свет которой достиг Земли в июле 1054 года.
Нейтронная звезда вращается со скоростью 30 оборотов в секунду и является одним самых ярких пульсаров в рентгеновском и радиоволновом диапазонах.
В период с августа 2017 года по август 2019 года Эното и его коллеги использовали NICER для многократных наблюдений пульсара в рентгеновском диапазоне с энергией до 10000 электрон-вольт, то есть в тысячи раз большей, чем у видимого света.
Наряду с телескопом NICER, для изучения объекта команда также использовала наземные радиотелескопы, расположенные в Японии: 34-метровую антенну в Центре космических технологий Кашима и 64-метровую антенну в Центре исследования глубокого космоса Усуда Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), работающие на частоте 2 гигагерца.
Объединенный набор данных фактически предоставил исследователям охват в почти полтора дня наблюдений, произведённых одновременно в рентгеновском и радиоволновом диапазонах.
В общей сложности они наблюдали активность пульсара в течении 3,7 миллионов его оборотов и зафиксировали около 26000 гигантских радиоимпульсов.
NICER регистрирует время появления каждого обнаруженного рентгеновского импульса с точностью до 100 наносекунд, но точность телескопа - не единственное его преимущество для этого исследования.
"Возможности телескопа NICER по наблюдению ярких источников рентгеновского излучения почти в четыре раза превышают суммарную яркость пульсара и его туманности, - сообщает Завен Арзуманян, научный руководитель проекта в Центре космических полетов имени Годдарда. - Таким образом, на эти наблюдения в значительной степени не повлияли наложения (это когда детектор считает два или более рентгеновских импульса как одно событие) и другие проблемы, которые усложняли предыдущий анализ".
Команда Эното объединила все рентгеновские данные, которые совпадали по времени с гигантскими радиоимпульсами, и обнаружила усиление рентгеновского излучения примерно на 4%, которое происходило синхронно с ними.
Это удивительно похоже на 3%-ное усиление видимого света, также связанное с данным явлением, обнаруженное в 2003 году.
По сравнению с разницей яркости между регулярными и гигантскими импульсами в Крабовидной туманности, эти изменения удивительно малы и создают проблему для объяснения теоретических моделей.
Предполагается, что гигантские импульсы являются проявлением глубинных процессов, которые производят излучение, охватывающее весь электромагнитный спектр, от радиоволн до рентгеновских лучей.
А поскольку рентгеновские лучи в миллионы раз мощнее радиоволн, даже незначительное увеличение представляет собой большой вклад в энергию излучения.
Исследователи пришли к выводу, что общая излучаемая энергия, связанная с гигантским импульсом, в десятки и сотни раз выше, чем оценивалось ранее только на основе радио- и оптических данных.
"Мы до сих пор не понимаем, откуда и как пульсары производят своё сложное широкодиапазонное излучение, и нам очень приятно, что мы внесли небольшой вклад в многоволновую головоломку этих удивительных объектов", - говорит Эното.
NICER - это перспективная астрофизическая миссия в рамках программы Explorers, которая обеспечивает частые полёты в целях международных научных исследований с использованием инновационных, оптимизированных и эффективных подходов к управлению в областях гелиофизики и астрофизики.
Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2021/ nasa-s-nicer- finds-x-ray-boosts- in-the-crab-pulsar- s-radio-bursts/