Przez kolejne trzy miesiące astronomowie z zapartym tchem śledzili rozwój wydarzeń w układzie oznaczonym jako RX J0440.9+4431. Ten niezwykły pokaz pozwolił zebrać bezcenny materiał o zachowaniu egzotycznych obiektów w ekstremalnych warunkach. Dane z satelity Insight-HXMT dokumentujące cały proces mogą znacząco poszerzyć naszą wiedzę.
Układ podwójny z pulsarem
Obserwowany obiekt, oddalony od Ziemi o około 8000 lat świetlnych, należy do kategorii rentgenowskich układów podwójnych typu Be. Tworzy go szybko wirująca gwiazda neutronowa oraz towarzysząca jej gwiazda typu Be, która zasila ją strumieniem materii.
Czytaj także: Posłuchaj rozbłysków słonecznych z ostatnich trzech lat. Tak brzmi nasze Słońce
Co ciekawe, ten konkretny pulsar obraca się wyjątkowo powoli – pełny obrót zajmuje mu ponad 200 sekund. Dla porównania, większość znanych obiektów tego typu potrzebuje na to milisekund lub co najwyżej kilku sekund. Odkryty w 1997 roku, nie przykuwał szczególnej uwagi aż do końca 2022 roku.
Rekordowy rozbłysk
W grudniu 2022 układ niespodziewanie rozbłysnął z niezwykłą intensywnością, a jego aktywność utrzymywała się aż do marca następnego roku. Zespół pod kierunkiem Prahlada R. Epiliego i Wei Wanga z Uniwersytetu Wuhan wykorzystał tę wyjątkową okazję do systematycznych pomiarów.
Satelita Insight-HXMT obserwował to źródło na kilku etapach całego rozbłysku w latach 2022–2023. Wykorzystaliśmy te obserwacje rozbłysku pulsara do badania jego zmienności widmowej i czasowej w promieniach rentgenowskich — Prahlad R. Epili i Wei Wang, astronomowie z Uniwersytetu Wuhan
Skoki jasności i pulsacje
Podczas tego trwającego miesiące spektaklu jasność pulsara w zakresie rentgenowskim zmieniała się w dramatyczny sposób. Wahania obejmowały zakres od 4,4 do 28 sekstylionów ergów na sekundę, co oznacza niemal siedmiokrotną różnicę w ilości emitowanej energii.
Najbardziej intrygujący okazał się związek między jasnością a charakterem pulsacji. Okazało się, że wraz ze wzrostem intensywności świecenia, zmieniał się również kształt profilu pulsacyjnego rejestrowanego w promieniach rentgenowskich.
Analiza widm ujawniła linie absorpcyjne charakterystyczne dla rezonansu cyklotronowego w przedziale 33,6-41,6 keV. W późniejszej fazie pojawiła się dodatkowa linia w zakresie 64,6-75,3 keV, sugerująca złożoną strukturę pola magnetycznego wokół gwiazdy neutronowej.
Magnetyczna zmienność
Prawdziwym zaskoczeniem okazała się zmienność siły pola magnetycznego pulsara. Wyliczenia oparte na liniach cyklotronowych wskazywały na fluktuacje od 4,8 do 15,4 biliona gausów. Dla zobrazowania: to biliony razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi (około 0,5 gausa) i niewyobrażalnie potężniejsze od najsilniejszych magnesów wytworzonych przez człowieka.
Czytaj także: Niespodziewany rozbłysk spoza Drogi Mlecznej zadziwia astronomów. Skąd się wziął?
Tak znaczące wahania mogą wynikać z dynamicznych procesów związanych z opadaniem materii na pulsar z gwiazdy towarzyszącej. Intensywny napływ plazmy prawdopodobnie zaburza strukturę jego magnetosfery, prowadząc do obserwowanych zmian. To zdumiewające, że takie procesy dają się bezpośrednio zaobserwować.
Wartość dla nauki
Obserwacje chińskich astronomów dostarczają unikalnego wglądu w fizykę rentgenowskich układów podwójnych. Układy typu Be stanowią naturalne laboratoria do badania materii w ekstremalnych warunkach – poddanej działaniu olbrzymich pól magnetycznych, wysokich temperatur i intensywnego promieniowania.
Trwające nieprzerwanie trzy miesiące monitorowanie pozwoliło po raz pierwszy tak szczegółowo prześledzić ewolucję właściwości pulsara podczas długotrwałego rozbłysku. Zebrane informacje mogą pomóc w zrozumieniu mechanizmów transferu materii w układach podwójnych oraz procesów zachodzących w magnetosferach gwiazd neutronowych. Choć opublikowane wyniki na serwerze arXiv stanowią istotny krok naprzód, wciąż wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi.