Pulsar cu proprietăți extreme, detectat la 3.900 de ani-lumină

Un grup de astronomi chinezi, condus de Mengqing Zhang de la Universitatea Yunnan din China, a identificat pulsații de raze gamma provenind de la PSR J0435+3233, un pulsar de milisecundă aflat la aproximativ 3.900 de ani-lumină de Pământ. Descoperirea a fost realizată prin analizarea datelor telescopului spațial Fermi al NASA și a fost prezentată într-o lucrare publicată pe 17 iulie pe serverul de pre-print arXiv. Obiectul se remarcă printr-o combinație rară de proprietăți, ceea ce îl transformă într-un caz de studiu neobișnuit pentru fizica acestor stele neutronice.

Ce au descoperit astronomii despre acest pulsar

Pulsarii sunt stele neutronice puternic magnetizate, aflate în rotație, care emit un fascicul de radiație electromagnetică. Cei care se rotesc cel mai rapid — cu perioade de rotație sub 30 de milisecunde — sunt cunoscuți drept pulsari de milisecundă (MSP). Se presupune că aceștia se formează în sisteme binare, atunci când componenta inițial mai masivă devine o stea neutronică ce este apoi accelerată prin acreția de materie de la steaua companion.

PSR J0435+3233 a fost descoperit cu ajutorul radiotelescopului sferic FAST, cu apertură de cinci sute de metri. Este un pulsar de milisecundă binar, cu o perioadă de rotație de aproximativ 3,2 milisecunde și o derivată a perioadei excepțional de mare — cu cel puțin două ordine de mărime mai ridicată decât la alți MSP cunoscuți. Pulsarul este remarcabil și prin luminozitatea sa foarte mare asociată frânării rotației, comparabilă cu cea a pulsarilor tineri și energetici.

Aceste caracteristici i-au determinat pe cercetători să inspecteze obiectul mai atent. „Motivați de aceste proprietăți, am analizat aproximativ 17,7 ani de observații Fermi-LAT în intervalul energetic 0,1–500 GeV pentru acest pulsar”, au scris autorii în lucrare.

Echipa a identificat o sursă de raze gamma, denumită 4FGL J0435.5+3232, situată la doar 0,01 grade față de poziția radio a pulsarului. Emisia gamma s-a dovedit a fi concentrată predominant în intervalul de fază rotațională 0,44–0,69, în timp ce în restul intervalului nu a fost detectată o emisie semnificativă.

De ce contează combinația neobișnuită de proprietăți

Coincidența pozițională, detectarea pulsațiilor la perioada de rotație a pulsarului și emisia dependentă de fază indică faptul că 4FGL J0435.5+3232 este contrapartida în raze gamma a PSR J0435+3233. Luminozitatea gamma a fost măsurată la 0,626 decilioane erg/s.

Deși pulsarul are o putere de frânare remarcabil de mare, comparabilă cu cea a pulsarilor tineri și energetici, eficiența sa gamma aparentă este de doar 0,00001 — un contrast care ridică întrebări despre modul în care este generată radiația.

În plus, PSR J0435+3233 are un câmp magnetic dipolar de suprafață neobișnuit de puternic, de aproximativ 12,6 miliarde de Gauss. Aceste trăsături, luate împreună, îl plasează în categoria pulsarilor de milisecundă cu proprietăți atipice.

Ce urmează pentru studiul magnetosferelor pulsarilor

Autorii concluzionează că descoperirea lor confirmă statutul de pulsar de milisecundă emițător de raze gamma pentru acest obiect. Combinația dintre puterea mare de frânare și eficiența gamma scăzută oferă, potrivit lor, o nouă modalitate de a examina accelerarea particulelor, direcționarea radiației și geometria de observare în magnetosferele pulsarilor de milisecundă cu proprietăți de rotație extreme.

Pentru comunitatea științifică, acest lucru înseamnă că obiectul poate servi drept caz-test pentru modelele teoretice existente: un pulsar care se abate de la tiparele obișnuite ajută cercetătorii să verifice dacă înțelegerea actuală a proceselor din magnetosfere rămâne valabilă și în situații extreme. Observațiile viitoare, cu telescoape gamma și radio deopotrivă, ar putea rafina imaginea asupra acestor sisteme.

Ce credeți că ne pot dezvălui aceste obiecte extreme despre fizica stelelor neutronice? Vă așteptăm părerile în comentarii.