Neitronu zvaigznes ir viens no aizraujošākajiem astronomiskajiem objektiem zināmajā Visumā. Papildus tam, ka tie ir blīvākais zvaigžņu tips (izņemot iespējamo ķirbju zvaigznes), tie ir arī veidoti bināri pāri ar masīvām zvaigznēm. Līdz šim ir atklātas tikai 39 šādas sistēmas, un vēl mazāk ir atklātas tās, kuras sastāvēja no masīvas zvaigznes un ļoti augstas enerģijas (VHE) gamma-staru neitronu zvaigznes.
Līdz šim ir atrastas tikai divas no šīm sistēmām, no kurām otro tikai pirms dažiem gadiem atklāja starptautisku astronomu komanda, kas pazīstama kā ļoti enerģētiskās radiācijas attēlveidošanas teleskopa masīva sistēmas (VERITAS) sadarbība. Atklājums bija ne tikai rets atradums, bet arī ļoti paveicies, jo viņu novērotā neparastā izturēšanās no šīs sistēmas neatkārtosies līdz 2067. gadam.
Vienkārši sakot, neitronzvaigznes ir blīvas zvaigznes, kas eksplodēja supernovā, atstājot aiz sevis īpaši blīvu, kompaktu objektu, kas ātri griežas. Tas izraisa neitronu zvaigzni, lai ģenerētu spēcīgus magnētiskos laukus, kas koncentrē tā izstarojumu stingrā starā, kas, skatoties no malas, izskatās kā bāka. Kad šie stari krustojas ar Zemi, astronomi var atklāt šos impulsus radio un citos viļņu garumos.
Tā kā masīvas zvaigznes parasti veido binārus pārus, nav pārsteidzoši, ka dažiem pulsāriem ir orbītas pavadonis, kurš izdzīvoja, ka tā partneris pārcēlās no supernovas. Parasti šīm sistēmām ir gružu diski, kurus ietekmē strauji rotējošais pulsars. Apstarojumam saduroties ar gružiem, tas rada uzlādētas daļiņas, kuras var paātrināt līdz gandrīz gaismas ātrumam, kā rezultātā rodas ļoti augstas enerģijas (VHE) gamma stari.
Izmantojot četrus 12 m teleskopus Fred Lawrence Whipple observatorijā, kuru vada Smitsona astrofizikas observatorija (SAO), sadarbība VERITAS sāka izsekot to, kas tika uzskatīts par VHE gamma staru pulsarsistēmu 2016. gadā. Šis avots atrodas masīvā zvaigžņu bērnistabā apmēram 5000 gaismas gadu attālumā no Zemes Cygnus zvaigznāja virzienā.
Ar astronomu komandas palīdzību, kuri izmantoja divus 17 m lielus atmosfēras gamma attēlveidošanas Čerenkova (MAGIC) teleskopus (kas atrodas El Roque de Los Muchachos observatorijā Kanāriju salās), komanda atklāja, ka pulsaram ir masīvs zvaigžņu pavadonis. kas to riņķoja ik pēc 50 gadiem ārkārtīgi elipsveida orbītā. Abas komandas arī aprēķināja, ka zvaigznes būs tuvākos punktos viņu orbītā līdz 2017. gada 13. novembrim un tās vairs nebūs līdz 2067. gadam.
Sadarbības VERITAS direktori jau iepriekš bija iesaistījušies kopā ar citiem astronomiem, lai pārraudzītu šo sistēmu pirms tās tuvākās pieejas, tās laikā un pēc tās. Izmantojot četrus Freda Lorensa Vitplena observatorijas teleskopus, viņi uztvēra gamma starus no ārkārtīgi īsiem Čerenkovas starojuma zibspuldzēm, kas parādās debesīs, kad tos absorbē Zemes atmosfēra.
Sākotnējie novērojumi, kas tika veikti 2016. gadā, atklāja vāju gamma starojuma izstarojumu, kas saskanēja ar faktu, ka binārā sistēma ir iestrādāta zvaigžņu bērnistabā. "Šī zema līmeņa, vienmērīga emisija, visticamāk, rodas no miglāja, kuru nepārtraukti darbina pulsars," sacīja Ralfs Putns, Losandželosas Kalifornijas universitātes pēcdoktorantūras pētnieks, kurš spēlēja galveno lomu VERITAS kampaņā.
Tāpēc zinātnieki gaidīja, kad zvaigznes sasniegs tuvāko punktu orbītā, lai redzētu, vai notiks kādas izmaiņas. Pēc Alicia López Oramas, MAGIC pētnieces Institūta de Astrofísica de Canarias (IAC), un viena no atbilstošajiem pētījuma autoriem teiktā, “tika sagaidīts, ka šāda unikāla sistēma izstaros ļoti augstas enerģijas gamma starus šīs pieejas laikā , un šo iespēju nevarēja palaist garām. ”
Līdz septembrim lietas sāka krasi mainīties. Kā norādīja Tailers Viljamsons, Delavēras Universitātes Fizikas un astronomijas nodaļas absolvents un vēl viens svarīgs VERITAS līdzstrādnieks:
“Gama staru plūsma, ko novērojām septembrī, bija divreiz lielāka par iepriekšējo vērtību. Tuvākajā laikā starp zvaigzni un pulsaru 2017. gada novembrī plūsma palielinājās 10 reizes tikai vienā naktī. ”
Lai izskaidrotu šo izturēšanos, komanda saviem novērojumiem pieskaņoja teorētiskos modeļus, kuru pamatā bija jaunākās teorijas par pulsāriem, gružu diskiem un no tiem izrietošajām emisijām. Tas izrādījās neveiksmīgs, kā rezultātā viņi secināja, ka ir nepieciešami nozīmīgi labojumi, kas ietver labāku informāciju par abu zvaigžņu sastapšanos.
Īsāk sakot, pirms var veikt pareizu modelēšanu, ir nepieciešami vairāk šī binārā pāra novērojumu. Tas nav pārsteidzoši, jo šī sistēma ir tikai otrais binārā pulsarsistēmas gadījums ar VHE gamma starojuma izstarojumu. Neskatoties uz to, abu komandu apkopotie novērojumi bija nenovērtējami, ņemot vērā, ka visi iepriekšējie skaidrojumi par VHE gamma-ray pulsar bināro uzvedību bija spekulācija.
Nākamajos gados zinātnieki plāno turpināt novērot šo un citus pulsorus, lai uzraudzītu eksotisko izturēšanos, kas rodas no šī galējā tipa objektiem. Un, ja šai konkrētajai sistēmai var izstrādāt atbilstošus modeļus, tas būs ārkārtīgi vērtīgs zinātniekiem, piedāvājot ieskatu kompaktu priekšmetu dzimšanā un attīstībā - sākot ar pulsatoriem un beidzot ar bināro melno caurumu sistēmām.
Kā paziņoja Wystan Benbow, CfA astrofiziķis, “nepārtraukti ieguldījumi tādu unikālu un vismodernāko iekārtu kā VERITAS darbībā ir kritiski nozīmīgi un nodrošinās turpmākas iespējas sasniegt pārveidojošu zinātni”.
VERITAS sadarbībā ir 80 zinātnieku grupa no 20 institūcijām, kas atrodas Amerikas Savienotajās Valstīs, Kanādā, Vācijā un Īrijā. Pētījums, kurā aprakstīti viņu atklājumi, nesen parādījās Astrofizisko žurnālu vēstules. Freda Lorensa Vitplena observatoriju vada Smitsona astrofiziskās observatorijas (VK).
