Astronomové odhalili podivné chování pulsaru, pozůstatku hmotné hvězdy s mimořádně rychlou rotací

Záhadný objekt je známý rychlými přechody mezi dvěma módy aktivity, což bylo až dosud pro astronomy nepochopitelné. Nyní však vědci dle webu ESO objevili, že za toto podivné ‚přepínání‘ jsou zodpovědné náhlé krátkodobé emise hmoty z pulzaru.

„Zaznamenali jsme mimořádné kosmické děje, při kterých bylo během velmi krátké doby, zhruba desítek sekund, vyvrženo do okolního prostoru značné množství hmoty a to z malého kompaktního hvězdného objektu rotujícího neuvěřitelnou rychlostí,“ popisuje vědecká pracovnice Maria Cristina Baglio (New York University Abu Dhabi), hlavní autorka článku, který byl publikován ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.  

Související

Marek Kuřina

Záhadný původ magnetarů vysvětluje podle astronomů…

Martin Pokorný

Tajemná temná skvrna na Neptunu byla poprvé…

Pulsar je rychle rotující, silně magnetické jádro původně hmotné hvězdy, které z okolí magnetických pólů vyzařuje svazky intenzivního elektromagnetického záření většinou v rádiovém oboru. Díky rotaci objektu tyto svazky ozařují okolní prostor podobně jako maják a astronomové je mohu detekovat jen v případě, že míří směrem k Zemi. V takovém případě se pak jasnost hvězdy při pohledu ze Země periodicky mění.  

Objekt PSR J1023+0038 (zkráceně J1023) je však neobvyklým pulsarem s podivným chováním. Leží asi 4 500 světelných let od Slunce a na obloze se nachází v souhvězdí Sextant. Tento pulsar obíhá po těsné oběžné dráze kolem normální hvězdy a v posledním desetiletí stahuje hmotu ze svého souputníka, která se hromadí v disku kolem pulsaru a pomalu sestupuje stále blíže k němu.

Od okamžiku, kdy proces akumulace hmoty začal, periodické záblesky pulsaru téměř vymizely a objekt se začal opakovaně přepínat mezi dvěma módy – v aktivní fázi vydává značně intenzivní rentgenové a ultrafialové záření i viditelné světlo, zatímco v klidné fázi na těchto vlnových délkách zeslábne a emituje větší množství rádiového záření. V každém módu aktivity může pulsar setrvat od několika sekund až po minuty a následně se doslova ‚přepne‘ během několika sekund. A právě toto ‚přepínání‘ astronomy dosud nejvíce mátlo.

„Během naší mimořádné kampaně, jejímž cílem bylo pochopit chování tohoto pulsaru, jsme využili řadu špičkových pozemních i kosmických teleskopů,“ říká vědecký pracovník a spoluautor práce Francesco Coti Zelati (Institute of Space Sciences). Do pozorování se zapojili mimo jiné dalekohledy ESO/VLT (Very Large Telescope) a ESO/NTT (New Technology Telescope), které detekovaly viditelné světlo a infračervené záření, a také radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož evropským partnerem je ESO. Během dvou nocí v červnu 2021 se podařilo pozorovat přes 280 ‚přepnutí‘ mezi aktivní a klidnou fází pulzaru.  

„Zjistili jsme, že přepínání režimů pramení z komplikované interakce mezi hvězdným větrem - tokem vysokoenergetických částic proudících od pulsaru - a hmotou padající k němu,“ vysvětluje Coti Zelati (INAF).

V klidném režimu je hmota sestupující k pulsaru rovnoměrně vypuzována v úzkém svazku – jetu – kolmo k rovině disku. Plyn se však postupně hromadí čím dál tím blíže a je intenzivněji zahříván hvězdným větrem proudícím z pulzaru. Systém se přepne do aktivní fáze a v níž horký plyn jasně září v rentgenovém a ultrafialovém záření i viditelném světle. Když jsou následně oblaky tohoto horkého materiálu ze systému vypuzeny, systém opět svítí méně a přepne se zpět do klidnějšího režimu. 

I když se podařilo rozluštit záhadu podivného chování pulsaru J1023, astronomové se mají při studiu tohoto unikátního objektu stále co učit. A dalekohledy ESO jim v tom budou i nadále pomáhat. Budoucí Extrémně velký dalekohled ESO/ELT, který je v současné době ve výstavbě v Chile, nabídne bezprecedentní pohled na mechanismy zodpovědné za přepínání fází u J1023. „ELT nám umožní získat klíčové poznatky o tom, jak je složení, prostorové rozložení, dynamika či aktuální energetický stav hmoty proudící k pulsaru ovlivněn ději při přepínání režimů,“ dodává spoluautor práce Sergio Campana (ředitel výzkumu, INAF Brera Observatory).

Zdroj: Astronomy & Astrophysics, ESO