Kosmiczny kanibal: astronomowie odkryli niezwykłego przedstawiciela „czarnych wdów” – pulsarów, które niszczą towarzyszące im gwiazdy. Przy okresie obiegu wynoszącym zaledwie 62 minuty pulsar i towarzysząca mu gwiazda są najbliższą i najszybszą parą tego rodzaju. Jednak brak promieni rentgenowskich, trzecia gwiazda w Bunde i pochodzenie tego układu w postaci kulistej masy, która migrowała przez galaktykę, czynią go tak tajemniczym, jak niezwykłym.

Przynosi również pająki o tej samej nazwie Kosmiczne czarne wdowy Śmierć ich astralnych partnerów. Te szybko obracające się pulsary tworzą układy podwójne z towarzyszącą im gwiazdą o małej masie, ale z czasem niszczą swojego gwiezdnego partnera. Powodem tego jest intensywne i wysokoenergetyczne promieniowanie pulsara i jego silne wiatry gwiazdowe, które stopniowo powodują erozję gwiazdy towarzyszącej. Jak dotąd znanych jest tylko dwadzieścia takich pulsarów „pająków”.

Telltale mrugnięcie

Ale astronomowie odkryli teraz „czarną wdowę”, co jest pod wieloma względami niezwykłe. Zaczyna się to od ich odkrycia: Kevin Bridge z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge i jego zespół odkryli układ pulsarów nie dzięki promieniom X i gamma pulsara, ale błyskowi towarzyszącej mu gwiazdy. Ponieważ strona zwrócona w stronę pulsara jest gorętsza niż strona zwrócona do niego, jego jasność powinna zmieniać się szybko i szeroko w zależności od kierunku.

W poszukiwaniu „pulsarów pająkowych” Bridge i jego zespół przeanalizowali dane obserwacyjne z Zwicky Transit Facility w Kalifornii, teleskopu, który skanuje duże połacie nieba pod kątem zmieniających się lub pojawiających się zjawisk. W danych dotyczących około 20 milionów gwiazd astronomowie szukali obiektów, których jasność zmienia się dziesięciokrotnie lub więcej w odstępach godzinnych lub krótszych.

Kanibal pulsarowy z bliskim towarzyszem

W rzeczywistości naukowcy znaleźli to, czego szukali: odkryli coś około 3000 lat świetlnych od nas, co staje się około 13 razy jaśniejsze co 62 minuty, a następnie ponownie zanika. Według astronomów ten wzór i cechy spektralne układu wskazują, że jest to układ podwójny, w którym jeden partner jest ogrzewany z jednej strony – jak w przypadku kosmicznej czarnej wdowy.

„Wiemy na pewno, że to, na co patrzymy, to gwiazda, której dzienna strona jest gorętsza niż nocna i krąży wokół czegoś innego w ciągu 62 minut” – mówi Bridge. „Wszystko wskazuje na to, że to pulsar czarnej wdowy”. Jeśli tak, to system nazwany ZTF J1406 + 1222 byłby pierwszym pulsarem odkrytym przez obserwacje w świetle widzialnym. Będzie to również układ pulsarowy o najkrótszym znanym okresie orbitalnym.

Brakujące promieniowanie i strona trzecia

Ale to nie wszystko: „W tym systemie są pewne niezwykłe rzeczy, więc może to być również coś zupełnie nowego” – wyjaśnia Bridge. Do tej pory nie wykryto promieniowania rentgenowskiego ani gamma emitowanego z tego systemu, a także w zarchiwizowanych danych radiowych na tej pozycji nie można zidentyfikować źródła promieniowania. Nie jest jasne, dlaczego to promieniowanie, typowe dla pulsara, zniknęło z ZTF J1406 + 1222.

Niezwykła trzecia strona również: dodatkowe dane obserwacyjne z Sloan Digital Sky Survey ujawniły, że szybko krążąca pobliska para krąży wokół trzeciej gwiazdy, która jest bardzo odległa. Ta bogata w minerały gwiazda karłowata znajduje się w odległości około 600 jednostek astronomicznych, a jej obrót zajmuje około 12 000 lat – a zatem jest znacznie bliżej spokrewniony niż wewnętrzna para.

Wyjątkowy wśród pulsarów

Astronomowie pokazują, że ta potrójna hierarchiczna konfiguracja, wraz z krótkim okresem orbitalnym pulsara i wewnętrznego partnera, odróżnia tę czarną wdowę od wszystkich dotychczas znanych pulsarów pająkowych. Ponadto analizy spektroskopowe wskazują, że ZTF J1406 + 1222 jest prawdopodobnie starszy od naszego Układu Słonecznego. Rodzi to pytanie, gdzie i jak powstał ten dziwny system.

Zespół wywnioskował na podstawie swoich danych, że pulsar i jego towarzysze pierwotnie znajdowały się w gromadzie kulistej na obrzeżach Drogi Mlecznej. Jednak ta gromada gwiazd musiała dotrzeć do centrum galaktyki, gdzie została rozerwana przez zaburzenia grawitacyjne. Astronomowie od dawna spekulują, że pulsary milisekundowe wykryte w pobliżu centrum galaktyki mogą również pochodzić z takich rozerwanych gromad kulistych.

„Więc ten system jest unikalny dla czarnej wdowy, ponieważ wykryliśmy go w świetle widzialnym, ma dodatkowego odległego towarzysza i ponieważ wyszedł z centrum galaktyki” – mówi Bridge. „Wciąż wiele nie rozumiemy z tego systemu” (Nature, 2022; doi: 10.1038/s41586-022-04551-1)

Źródło: Massachusetts Institute of Technology

5 maja 2022

– Nadia Podebrigar