Astronomowie wiedzą, że kierując teleskop w stronę pulsarów, nie liczy się na spektakularne obrazy. Można uzyskać natomiast zestaw subtelnych wskazówek, które mogą wyjaśnić zasady rządzące materią w najbardziej ekstremalnych miejscach kosmosu. Tak właśnie stało się w przypadku pulsara PSR J1023+0038, gdzie po raz pierwszy teleskop IXPE rzucił nowe światło na mechanizmy emisji promieni rentgenowskich.
J1023 w świecie astronomów to "przejściowy pulsar milisekundowy", który zachowuje się jak kosmiczny kameleon. Raz czerpie energię ze swojej towarzyszki, tworząc wokół siebie dysk akrecyjny, by za chwilę uspokoić się i emitować spokojniejsze fale radiowe. Taka dwoista natura czyni go cennym obiektem do badania – to swego rodzaju laboratorium, w którym naukowcy obserwują, jak ewoluują gwiazdy neutronowe w układach podwójnych.
Dosyć długo podstawowym założeniem astrofizyki było przekonanie, że promienie rentgenowskie w tego typu układach pochodzą bezpośrednio z dysku akrecyjnego. Jednak zespół badaczy z USA, Włoch i Hiszpanii, korzystając z obserwacji teleskopu Imaging X-ray Polarimetry Explorer, ustalił coś zupełnie odmiennego.
Tak naprawdę źródłem promieniowania jest wiatr pulsarowy – chaotyczna, niemal niewyobrażalna mieszanka wysokoenergetycznych cząstek, pól magnetycznych i gazów, rozpędzonych do prędkości bliskich prędkości światła. Wiatr ten z impetem uderza w dysk akrecyjny, generując promieniowanie rentgenowskie. Brzmi to dramatycznie, ale naukowcy wolą mówić o tym precyzyjnie – odkryli coś, co na poziomie fizycznym sporo zmienia w stanie naszej wiedzy o takich obiektach.
Odkrycie nie byłoby możliwe bez pomiarów polaryzacji światła – techniki pozwalającej sprawdzić, jak uporządkowane są fale promieniowania. Teleskop IXPE, wystrzelony w grudniu 2021 roku, to jedyne urządzenie zdolne do tak precyzyjnych pomiarów rentgenowskich z orbity okołoziemskiej. W przypadku J1023 astronomowie porównali wyniki IXPE z obserwacjami optycznymi z Very Large Telescope w Chile.
Kąty polaryzacji dla promieni rentgenowskich i optycznych były identyczne. To jasny dowód, że oba rodzaje światła generuje jeden mechanizm fizyczny – właśnie wiatr pulsarowy. Do tego wniosku nie doprowadziły spektakularne zdjęcia, lecz precyzyjna analiza danych, prowadzona krok po kroku. Tu należą się niesamowite brawa dla zespołu.
IXPE odgrywało ogromną rolę, jednak inne obserwatoria również dostarczyły cennych informacji. NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) oraz Neil Gehrels Swift obserwowały układ w zakresie wysokoenergetycznych cząstek. Dane uzupełniły obserwacje radiowe z Karl G. Jansky Very Large Array w Nowym Meksyku. Wszystko to po to, by jak najdokładniej zrozumieć procesy zachodzące wokół tego pulsara.
Wielu astronomów już teraz uważa, że badania pulsarów przejściowych mogą pomóc wyjaśnić podobne mechanizmy w innych zakątkach wszechświata. Wnioski płynące z obserwacji J1023 mogą stać się punktem odniesienia do budowy nowych, bardziej kompletnych modeli teoretycznych opisujących dynamikę wiatrów pulsarowych i ich wpływ na otoczenie.
Dotychczasowe modele traktowały dysk akrecyjny jako główne źródło emisji rentgenowskiej. Najnowsze badania sugerują jednak, że to właśnie wiatr pulsarowy odpowiada za większość energii emitowanej przez te systemy. To ważny punkt zwrotny w rozumieniu gwiazd neutronowych i ich otoczenia.
Czytaj również: Oto co dzieje się, gdy magnetar „udaje” pulsar. Niesamowity efekt
IXPE już wcześniej obserwował izolowane pulsary, potwierdzając istotną rolę wiatrów pulsarowych. I po raz pierwszy, udało się wykazać ich dominującą rolę także w układach podwójnych. Oto jak ważne jest precyzyjne i skoordynowane podejście do analizy danych astronomicznych. Mamy "jak na dłoni", czym taka współpraca może owocować.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
