Астрономы обнаружили переменность потока в миллисекундном пульсаре PSR J1023+0038

Переходный миллисекундный пульсар PSR J1023+0038 — ценный объект в понимании природы нейтронных звёзд

Астрономы из Италии и Испании провели оптические спектроскопические наблюдения с высоким временным разрешением переходного миллисекундного пульсара PSR J1023+0038 с помощью Gran Telescopio Canarias (GTC). Результаты наблюдательной кампании, опубликованные на сервере препринтов arXiv, дают важную информацию о природе этого пульсара.

Пульсары представляют собой сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звёзды, испускающие пучок электромагнитного излучения. Наиболее быстро вращающиеся пульсары с периодами вращения менее 30 миллисекунд известны как миллисекундные пульсары (MSP). Астрономы предполагают, что пульсары образуются в двойных системах, когда изначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается из-за аккреции вещества из вторичной звезды.

Переходные миллисекундные пульсары (tMSP) демонстрируют переходы между состоянием радиопульсара, питаемого вращением («состояние пульсара»), и состоянием, характеризующимся рентгеновскими пульсациями и особенностями аккреционного диска в оптических спектрах («состояние диска»). Считается, что такие объекты редки, поскольку до сих пор было обнаружено только три tMSP.

Один из них — PSR J1023+0038 (или J1023), впервые идентифицированный два десятилетия назад. Период вращения пульсара составляет 1,69 миллисекунды, а его орбитальный период составляет около 4,75 часа. Звезда-компаньон в системе — звезда позднего типа спектрального класса G5.

Предыдущие наблюдения J1023 показали, что он переключается между рентгеновским состоянием и фазой радиопульсара, определяемой вращением. Группа астрономов под руководством Марко Мессы из Миланского университета в Италии использовала оптическую систему визуализации и инструмент низко-промежуточного разрешения (OSIRIS) GTC, чтобы более подробно изучить природу этого пульсара и его поведение.

Наблюдения показали, что J1023, как и другие tMSP, демонстрирует переменность потока на коротких временных масштабах (десятки секунд) во всех диапазонах. Более того, исследование обнаружило доказательства значительной переменности свойств эмиссионной линии (эквивалентная ширина и полная ширина на половине максимума) на минутной временной шкале.

Это открытие знаменует собой первый случай, когда переменность свойств спектральной линии tMSP наблюдалась на таких коротких временных масштабах. Согласно исследованию, эпизоды изменчивости кажутся беспорядочными и не коррелируют друг с другом. Это делает происхождение таких эпизодов неясным.

Наблюдения также показали, что эмиссионные линии серий Бальмера и гелия указывают на наличие аккреционного диска, и поэтому J1023, скорее всего, находился в состоянии диска во время наблюдательной кампании.

В заключение авторы статьи добавляют, что необходимо провести многоволновые одновременные наблюдения, чтобы оценить возможную корреляцию между изменчивостью свойств эмиссионной линии и явлением «переключения» J1023.