Пульсар взвесит центр Млечного Пути

Астрономические открытия, сделанные в непосредственных окрестностях центра нашей Галактики, вот уже второй раз за месяц удостаиваются публикации в авторитетном научном журнале Nature. В июле «Газета» рассказывала о том, как на глазах астрономов сверхмассивная черная дыра, объект Sgr A*, или Стрелец А, — компактный радиоисточник, вокруг которого предположительно вращается весь Млечный Путь, — поглощает и разрывает на части гигантское облако газа. Это наблюдение стало огромной удачей для астрономов, позволив понять природу процессов, происходящих вблизи черных дыр, до сих пор формально остающихся гипотетическими объектами.

Сверхмассивные черные дыры, ближайшая из которых к нам — Стрелец А, обнаружены в центре многих галактик.

Эти массивные объекты массой в миллионы масс Солнца в огромных количествах поглощают окружающее вещество (преимущественно ионизованный горячий газ) в ходе процесса, называемого аккрецией. Выделяемая в нем потенциальная энергия падающего вещества заставляет галактический центр светить в рентгеновском и других диапазонах электромагнитного спектра, что выдает гигантскую энергетику этих процессов. И хотя различные модели аккреции вещества давно просчитаны теоретиками, многие стороны этих процессов остаются неизвестными. К примеру, известно, что ключевую роль в регулировании падения газа должно играть магнитное поле.

Намагниченность газа воздействует на динамику его аккреции, отводит от дыры излишки углового момента, участвует в появлении релятивистских джетов и приводит к возникновению синхротронного излучения, наблюдаемого, в частности, с Земли. А поскольку о намагниченности газа, падающего на черную дыру, можно судить лишь по косвенным признакам, вопрос о магнитных полях вблизи Sgr A* долгое время волновал астрономов.

Именно поэтому открытие пульсара рядом с черной дырой в центре нашей Галактики было одной из главных целей пульсарной астрономии последних 20 лет.

Пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звезды, продукт эволюции звезд, они имеют при диаметре до 20 км околосолнечную массу. Вращение нейтронных звезд заставляет их посылать в разные стороны строго периодические радиосигналы, из-за которых они и получили свое название. Эти сигналы «точного времени» и делают пульсары идеальными хронометрами, позволяющими изучать свойства пространства и времени вблизи сверхмассивных черных дыр и применимость там общей теории относительности.

Пульсар PSR J1745-2900 относится к редкому классу магнитаров — нейтронных звезд с чрезвычайно высокими магнитными полями, порядка 100 млн тесла, что в тысячи раз выше полей на обычных нейтронных звездах. Радиоизлучение магнитаров является сильно поляризованным — это свойство и сыграло на руку астрономам, мечтавшим узнать о магнитном поле самой дыры. Дело в том, что при прохождении линейно поляризованного света через вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение плоскости его поляризации, по которому можно вычислить величину и направление самого магнитного поля на луче распространения волн.

PSR J1745-2900 был обнаружен после сообщения о рентгеновской вспышке, зафиксированной в центре Млечного Пути космическим телескопом Swift, и последующей фиксации радиоимпульсов наземными радиотелескопами в Эффельсберге, радиообсерваториями «Джодрелл-Бэнк» и другими инструментами.
«Радиотелескоп в Эффельсберге был построен как раз с тем, чтобы наблюдать галактический центр. И спустя 40 лет он обнаружил там первый радиопульсар!» — пояснил соавтор открытия Хайно Фальке.

«При первой попытке пульсар обнаружен не был. Однако некоторые пульсары упрямы и требуют нескольких наблюдений.

Во время второй попытки пульсар стал очень активен в радиодиапазоне и очень ярок. Я не мог поверить в то, что мы обнаружили пульсар в самом галактическом центре», — обрадовался Ральф Итоу, автор открытия, опубликованного в журнале Nature.

Надежды астрономов оправдались: анализ данных подтвердил, что газ вблизи черной дыры пронизан силовыми линиями мощного магнитного поля, которое регулирует выпадение вещества на дыру.

Пульсар вращается на расстоянии светового полугода от дыры, и теперь астрономы занимаются тем, чтобы уточнить параметры его орбиты. В будущем это позволит понять происхождение пульсара и уточнить массу ближайшей к нам сверхмассивной черной дыры.