Домой Анонсы и новости Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров

Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров

290

31.08.2022, 18:07
Астрономы из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) открыли в нашей Галактике больше 40 новых объектов, которые относятся к редкой и малоисследованной разновидности пульсаров — к классу вращающихся радиотранзиентов (RRAT), которые большую часть времени «молчат», но иногда испускают сверхмощные импульсы. Ученые полагают, что открытие новых радиотранзиентов поможет больше узнать об их происхождении. Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров Астрономы ФИАН открыли более 40 «хаотичных» радиопульсаров Радиотелескоп в Пущино. Пресс-релиз ФИАН Когда-то открытие пульсаров наделало много шума. Сегодня мы к ним уже привыкли. Но в космосе всегда найдется новый объект для удивления

Астрономы из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) открыли в нашей Галактике больше 40 новых объектов, которые относятся к редкой и малоисследованной разновидности пульсаров — к классу вращающихся радиотранзиентов (RRAT), которые большую часть времени «молчат», но иногда испускают сверхмощные импульсы. Ученые полагают, что открытие новых радиотранзиентов поможет больше узнать об их происхождении.

Как все начиналось

Крабовидная туманность

Википедия
Изображение Крабовидной туманности в условных цветах (синий — рентгеновский, красный — оптический диапазон). В центре туманности — пульсар.

Первые радиопульсары — источники строго периодического излучения в радиодиапазоне — были открыты в конце 1960-х годов, сегодня в каталоги занесены больше трех тысяч таких объектов с самыми разными характеристиками. Большинство пульсаров — это быстровращающиеся нейтронные звезды, чье мощное радиоизлучение, исходящее от магнитных полюсов, со строгой периодичностью попадает в земные радиотелескопы.

Вращающиеся радиотранзиенты

Среди пульсаров есть экзотические разновидности, некоторые из них, например, излучают не в радио-, а в рентгеновском диапазоне, некоторые, как полагают ученые, могут быть не нейтронными звездами, а белыми карликами. Наконец среди пульсаров оказались объекты, которые по каким-то причинам «пропускают» большую часть сигналов, и выдают мощные импульсы только время от времени.

Вращающиеся радиотранзиенты (Rotating Radio Transients — RRATs) открыли в 2006 году австралийские астрономы, работавшие на обсерватории Паркса. В какой-то момент они столкнулись с проблемой — они изучили все доступные им участки неба, собрали большой объем данных, но стандартные методы, с помощью которых можно было обнаружить в полученных данных пульсары, уже не давали новых находок.

Тогда они решили попробовать поискать в накопившемся архиве новым методом — по отдельным сильным импульсам. У ученых к тому моменту были данные, что некоторые пульсары по неизвестным причинам «пропускают» импульсы — то есть эти импульсы оказываются тише, чем фоновый галактический шум. Австралийцы «складывали» запись сигналов от определенных участков за большой интервал времени, а затем следили, не появится ли пик от накопленных «тихих» сигналов, свидетельствующий о том, что это все-таки пульсар.

Так удавалось обнаруживать «пульсары с нулингами», у которых среди слабого периодического излучения время от времени происходят мощные вспышки излучения, которые могут быть в тысячи раз сильнее обычных импульсов. Однако австралийские ученые неожиданно для себя нашли еще более странные объекты, у которых отдельные сверхмощные импульсы есть, а периодическое излучение, даже слабое, обнаружить не удается — 90–99 процентов импульсов у них было пропущено. Чтобы выделить их среди пульсаров, астрономы дали им название «вращающиеся радиотранзиенты». В 2006 году в данных обсерватории Паркса были обнаружены 11 таких объектов с нерегулярными вспышками длительностью от 2 до 30 миллисекунд на частоте 1,4 гигагерца.

С этого момента астрономы начали охоту за этими объектами в надежде, что удастся понять их природу. Но поиск оказался непростой задачей. Как искать то, что излучает очень редко, и вы не знаете, в какой момент оно излучит этот импульс? Остается только направить телескоп на небо, пытаясь охватить как можно большую площадь, и надеяться, что вы зафиксируете вспышку. Но для этого нужен очень чувствительный радиотелескоп. 

Пущинская обсерватория

Пущинская обсерватория

http://prao.ru/radiotelescopes/docs/in_list_BSA.pdf

«Мы проводили наблюдения на телескопе БСА (Большая Сканирующая Антенна), расположенном в Пущинской радиоастрономической обсерватории. Этот телескоп был сконструирован в начале 1970-х годов, и у него есть одно гигантское достоинство — у него очень большая площадь, больше семи гектаров. Он представляет собой плоское поле с проводами и диполями, их 16 384 штуки. Это гигантское поле обеспечивает гигантскую чувствительность», — говорит соавтор исследования, директор Пущинской радиоастрономической обсерватории ФИАНа, доктор физико-математических наук Сергей Тюльбашев.

Телескоп БСА, двигаясь вместе с вращающейся Землей, сканирует небо в поисках источников радиоизлучения. Его поле зрения разбито на 128 участков, которые он способен видеть одновременно. Если использовать аналогию с фотоаппаратом, можно сказать, что его полоса сканирования имеет разрешение в 128 «пикселей». Астрономы говорят, что радиотелескоп имеет 128 «лучей». Наблюдения велись непрерывно с 2014 по 2018 год. Например, в период с 1 по 28 сентября 2015 года было обнаружено 54 пульсирующих источника, 47 из них — известные пульсары, пять — новые источники, а два — ранее обнаруженные радиотранзиенты.

Новые объекты получили названия J0319+1341, J0641+0744, J1329+1344, J1336+3346 и J1556+0110. Впоследствии к ним присоединились еще несколько десятков пущинских находок.

«Надо заметить, что этих объектов на данный момент в мире обнаружено примерно сотня (некоторые источники в разных каталогах классифицируются по-разному). А в Пущино найдено примерно 45. То есть минимум треть всех радиотранзиентов в мире обнаружена в Пущино», — говорит Сергей Тюльбашев.

Что такое «хаотический» пульсар — вращающийся радиотранзиент

Ученые предполагают, что как и в случае пульсара источником импульсов от вращающихся радиотранзиентов является нейтронная звезда. Однако пока непонятно, почему они излучают нерегулярно. У ученых есть две основных гипотезы. Первая гипотеза, под которую подходят многие вращающиеся радиотранзиенты, заключается в том, что такие объекты — это пульсары с нулингами, у которых нулинги очень длинные.

«Пульсары с нулингами — это пульсары с пропущенными импульсами. А все остальные импульсы выглядят совершенно нормально и показывают свойства как у обычного пульсара. Ничего в них особенного нет. Но по каким-то причинам отдельные импульсы отсутствуют. Считается, что пульсар имеет сильный нулинг, когда у него пропущено 10–30 процентов импульсов. А в случае с вращающимися радиотранзиентами пропущено 99 процентов импульсов, то есть теоретически можно предположить, что это пульсар с очень длинным нулингом», — говорит Сергей Тюльбашев.

Вторая гипотеза предполагает, что радиотранзиенты — это пульсары со сверхмощными вспышками, большая часть импульсов которых настолько слабая, что теряется в общем фоновом шуме, и у современных телескопов не хватает чувствительности, чтобы их уловить. Но при этом ученые могут засечь редкие сверхмощные вспышки от таких пульсаров.

Где искать новые объекты?

Ученые полагают, что наиболее предпочтительные частоты для поиска радиотранзиентов располагаются в диапазоне от 400 до 800 мегагерц. Но на таких частотах работает только один радиотелескоп в Канаде. Кроме того, ученым приходится придумывать методы борьбы с помехами от радаров аэродромов, из-за которых они улавливают много ложных объектов. В дальнейшем ученые планируют открыть в сотни раз больше радиотранзиентов, что поможет разгадать тайну их поведения.

«Распределение радиотранзиентов по расстоянию от плоскости Галактики не совпадает с распределением пульсаров. То есть, как будто это объекты другого класса. С одной стороны, это могут быть нейтронные звезды, но возможно они образовывались другим путем — не путем взрыва сверхновых звезд, как возникают обычные пульсары. Большая часть сверхновых находятся в плоскости Галактики. И поэтому почти все пульсары сконцентрированы там же. Над плоскостью Галактики поднимается их очень немного. Но, с другой стороны, и радиотранзиентов пока известно мало. Поэтому рано говорить о какой-либо статистике. Когда мы обнаружим много RRATов, надо будет все еще раз перепроверять очень аккуратно. И смотреть с точки зрения методики, нет ли каких-либо вещей, которые могли исказить статистику», — говорит Сергей Тюльбашев.

Статья с информацией об открытии первой порции объектов — пяти радиотранзиентов — опубликована в журнале Astronomy Reports и выложена в открытом доступе на сервере препринтов arXiv.org.

Источник: пресс-релиз ФИАН

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь