Kradzież i kosmiczne kule armatnie. Rozwiązano sekret martwej gwiazdy

Pulsar to martwa, silnie zmagnetyzowana gwiazda, która szybko wiruje dookoła własnej osi. Jej cechą charakterystyczną jest emitowana przez nią wiązka promieniowania elektromagnetycznego. Gdy pulsar się obraca, wiązka omiata kosmos niczym gigantyczna latarnia morska, przez co obserwatorowi może wydawać się, że gwiazda zmienia swoją jasność. Nie wszystkie gwiazdy zachowują się jednak tak samo - przykładem jest chociażby PSR J1023+0038, w skrócie J1023, którego nietypowe zachowanie zastanawiało astronomów.

J1023 znajduje się około 4500 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Sekstantu. Obiekt nie jest samotny, ale krąży dookoła innej gwiazdy, z której aktywnie wyciąga gaz i pył - materia gromadziła się w dysku dookoła pulsara, powoli opadając ku jego powierzchni.

Odkąd J1023 rozpoczął "kradzież", jego zachowanie całkowicie się zmieniło. Wiązka światła praktycznie zniknęła, a pulsar zaczął przełączać się pomiędzy dwoma trybami pracy: w "wysokim" emituje promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe i widzialne, natomiast w "niskim" emituje więcej fal radiowych. Każda faza trwa od kilku sekund do kilku minut, a przejście z jednej w drugą trwa sekundy.

To niekończące się przełączanie dziwiło astronomów, którzy postanowili przyjrzeć się nietypowemu zachowaniu obiektu. W stronę J1023 skierowano dwanaście urządzeń pomiarowych, w tym należące do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) teleskopy VLT (Very Large Telescope, Bardzo Duży Teleskop) i NTT (New Technology Telescope), które wykrywały światło widzialne i podczerwone czy interferometr radiowy ALMA. W ciągu dwóch nocy w czerwcu 2021 roku zaobserwowano, że system wykonał ponad 280 przełączeń pomiędzy trybami wysokim i niskim.

- Odkryliśmy, że przełączanie trybów wynika z zależności pomiędzy wiatrem pulsarowym, przepływem wysokoenergetycznych cząstek wywiewanych z pulsara i materią opadającą w kierunku martwej gwiazdy - tłumaczył Francesco Coti Zelati z Uniwersytetu w Barcelonie, współautor badania.

W trybie niskim materia jest wyrzucana w wąskiej, prostopadłej do dysku wiązce. Stopniowo gromadzi się ona coraz bliżej gwiazdy, gdzie zostaje wystawiona na działanie gwiezdnego wiatru, nagrzewając się i jasno świecąc - w ten sposób układ przechodzi w stan wysoki. Po pewnym czasie plamy gorącej materii trafiają do wiązki i są usuwane z dysku. Gdy jest jej mniej, system świeci mniej jasno, przełączając się w tryb niski.

- Byliśmy świadkami niezwykłych kosmicznych wydarzeń, w których ogromne ilości materii, podobne do kosmicznych kul armatnich, były wystrzeliwane w przestrzeń kosmiczną w czasie zaledwie kilkudziesięciu sekund - opowiadała Maria Cristina Baglio z Uniwersytetu Nowojorskiego w Abu Dhabi, główna autorka artykułu opublikowanego na łamach "Astronomy & Astrophysics". 

Chociaż naukowcy poznali tajemnicę zachowania J1023, wciąż mogą wiele nauczyć się z badania tego unikalnego systemu. ESO ma nadzieję. że budowany w Chile Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), pozwoli jeszcze lepiej poznać mechanizmy przełączania się trybów pulsara oraz to, jak rozmieszczenie i ilość napływającej materii wpływa na jego aktywność.