IXPE Imager otkriva misterije rijetkog pulsara

Znanstvenici sa sjedištem u SAD-u, Italiji i Španjolskoj usmjerili su svoju pozornost na misteriozni kozmički dvojac nazvan PSR J1023+0038, ili skraćeno J1023. Sustav J1023 sastoji se od brzo rotirajuće neutronske zvijezde koja se hrani svojom zvijezdom pratiteljicom male mase, koja je stvorila akrecijski disk oko neutronske zvijezde.

Ova neutronska zvijezda je ujedno i pulsar koji emitira snažne dvostruke snopove svjetlosti sa svojih suprotnih magnetskih polova dok se okreće, okrećući se poput svjetionika.

Sustav J1023 je rijedak i vrijedan za proučavanje jer pulsar jasno prelazi između aktivnog stanja, u kojem se hrani svojom zvijezdom pratiteljicom, i uspavanog stanja, kada emitira detektabilne pulsacije kao radiovalove. To ga čini "prijelaznim milisekundnim pulsarom".

„Tranzicijski milisekundni pulsari su kozmički laboratoriji koji nam pomažu razumjeti kako se neutronske zvijezde razvijaju u binarnim sustavima“, rekla je istraživačica Maria Cristina Baglio iz Talijanskog nacionalnog instituta za astrofiziku (INAF) Opservatorija Brera u Merateu u Italiji i glavna autorica rada u The Astrophysical Journal Letters koji ilustrira nova otkrića.

Veliko pitanje za znanstvenike o ovom pulsarskom sustavu bilo je odakle potječu rendgenske zrake. Odgovor bi informirao šire teorije o ubrzanju čestica, akrecijskoj fizici i okruženjima koja okružuju neutronske zvijezde diljem svemira.

Izvor ih je iznenadio. Rendgenske zrake došle su od pulsarskog vjetra, kaotične mješavine plinova, udarnih valova, magnetskih polja i čestica ubrzanih blizu brzine svjetlosti, koja udara u akrecijski disk.

Da bi to utvrdili, astronomi su morali izmjeriti kut polarizacije i u rendgenskom i u optičkom svjetlu. Polarizacija je mjera koliko su organizirani svjetlosni valovi. Promatrali su rendgensku polarizaciju pomoću IXPE-a, jedinog teleskopa sposobnog za to mjerenje u svemiru, i uspoređivali je s optičkom polarizacijom s Vrlo velikog teleskopa Europskog južnog opservatorija u Čileu (VLT-a).

IXPE je lansiran u prosincu 2021. i napravio je mnoga promatranja pulsara, ali J1023 je bio prvi sustav te vrste koji je istražio.

„IXPE je promatrao mnoge izolirane pulsare i otkrio da pulsarni vjetar pokreće rendgenske zrake“, rekao je astrofizičar NASA Marshall Philip Kaaret, glavni istraživač za IXPE u NASA-inom centru za svemirske letove Marshall u Huntsvilleu u Alabami. „Ova nova opažanja pokazuju da pulsarni vjetar pokreće većinu energetske proizvodnje sustava.“

Astronomi nastavljaju proučavati prijelazne milisekundne pulsare, procjenjujući kako se opaženi fizički mehanizmi uspoređuju s onima drugih pulsara i maglica pulsarnog vjetra. Uvidi iz ovih opažanja mogli bi pomoći u usavršavanju teorijskih modela koji opisuju kako pulsarni vjetrovi generiraju zračenje i približiti istraživače u potpunom razumijevanju fizičkih mehanizama koji djeluju u ovim izvanrednim kozmičkim sustavima.