Naukowcy zbadali milisekundowy pulsar podwójny PSR J1431-4715

Korzystając z należącego do ESA satelity XMM-Newton, astronomowie przeprowadzili obserwacje rentgenowskie milisekundowego pulsara podwójnego znanego jako PSR J1431-4715. Badanie pozwoliło lepiej poznać naturę tego układu.

Jak tłumaczą badacze, pulsary to silnie namagnesowane, rotujące gwiazdy neutronowe, które emitują wiązkę promieniowania elektromagnetycznego. Najszybciej obracające się, z okresami rotacji krótszymi niż 30 milisekund, znane są jako pulsary milisekundowe (MSP). Naukowcy zakładają, że powstają one w układach podwójnych, gdy początkowo bardziej masywny składnik zamienia się w gwiazdę neutronową, która jest następnie przyspieszana przez akrecję materii z gwiazdy wtórnej.

Klasa ekstremalnych pulsarów podwójnych z częściowo zdegenerowanymi gwiazdami towarzyszącymi nazywana jest „pulsarami pająkami”. Obiekty te są dalej klasyfikowane jako „black widows”, jeśli towarzysz ma wyjątkowo niską masę (mniejszą niż 0,1 masy Słońca), podczas gdy są one nazywane „redbacks”, jeśli gwiazda wtórna jest cięższa.

PSR J1431-4715 (J1431) to zdaniem astronomów, układ podwójny MSP znajdujący się najprawdopodobniej w odległości od 5 250 do 8 400 lat świetlnych od Ziemi. Z okresem rotacji wynoszącym 2,01 milisekundy i mocą wirowania 68 decylionów erg/s, jest to jeden z najszybszych i najbardziej energetycznych odkrytych pulsarów.

Poprzednie obserwacje wykazały, że na pulsacyjną emisję radiową J1431 wpływają silne zaćmienia z okresem orbitalnym układu podwójnego wynoszącym około 10,8 godziny. Astrofizycy stwierdzili również, że układ zawiera niezdegenerowaną gwiazdę-dawcę o minimalnej masie 0,12 masy Słońca, w związku z czym obiekt została sklasyfikowany jako „redback”.

PSR J1431-4715 został odkryty w 2015 roku, przez co nie został dokładnie zbadany. Dlatego astronomowie z Astronomical Observatory of Capodimonte w Neapolu, pod kierownictwem Domitilli de Martino postanowili bliżej przyjrzeć się temu obiektowi w promieniowaniu rentgenowskim za pomocą XMM-Newton. Ich obserwacje zostały uzupełnione optycznymi wielopasmowymi danymi fotometrycznymi z 3,5-metrowego teleskopu New Technology Telescope (NTT) Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Obserwacje wykazały zdaniema naukowców, że widmo rentgenowskie J1431 jest pozbawione cech charakterystycznych i zgodne z emisją nietermiczną o wykładniku mocy fotonów 1,6 i znikomej absorpcji. Co więcej, wykryto obecność składnika termicznego, co może wskazywać na udział rozgrzanej czapy polarnej w emisji miękkiego promieniowania rentgenowskiego.

Zebrane dane wskazują, że gwiazda towarzysząca jest wczesną gwiazdą typu F o masie około 0,2 masy Słońca, potwierdzając naturę czerwonego olbrzyma wchodzącego w skąłd PSR J1431-4715. Naukowcy stwierdzili jednak, że gwiazda towarzysząca jest gorętsza niż większość typowych „redbacks”, ponieważ jej temperatura po stronie dziennej i nocnej wynosiła odpowiednio około 7230 i 7130 stopni Celsjusza.

Na podstawie obserwacji astronomowie ustalili, że układ znajduje się w odległości około 10 100 lat świetlnych od Ziemi, czyli dalej niż wcześniej szacowano. Uzyskane dane sugerują również, że pulsar jest masywny, ponieważ jego masa mieści się w zakresie 1,8-2,2 mas Słońca.

Emil Gołoś