Neutrónové hviezdy sú jedným z najzaujímavejších astronomických objektov v známom vesmíre. Okrem toho, že sú najhustejším typom hviezdy (s možnou výnimkou kvarkových hviezd), sú známe aj tým, že vytvárajú binárne páry s veľkými hviezdami. Doteraz bolo objavených iba 39 takýchto systémov a bolo zistených ešte menej, ktoré pozostávali z obrovskej hviezdy a neutrónovej hviezdy gama lúčov s veľmi vysokou energiou (VHE).
Doteraz sa našli iba dva z týchto systémov, z ktorých druhý bol objavený pred niekoľkými rokmi tímom medzinárodných astronómov známych ako spolupráca s veľmi energetickým radiačným zobrazovacím teleskopickým systémom (VERITAS). Okrem zriedkavého nálezu bol tento objav tiež veľmi šťastný, pretože nezvyčajné správanie, ktoré pozorovali pri tomto systéme, sa až do roku 2067 nestane znova.
Jednoducho povedané, neutrónové hviezdy sú husté zvyšky hviezdy, ktorá explodovala v supernove a zanechala za sebou veľmi hustý kompaktný objekt, ktorý sa rýchlo točí. To spôsobuje, že neutrónová hviezda vytvára silné magnetické polia, ktoré zameriavajú svoje žiarenie na úzky lúč, ktorý sa pri pohľade na okraj javí ako maják. Keď sa tieto lúče pretínajú so Zemou, môžu astronómovia detegovať tieto impulzy v rádiu a iných vlnových dĺžkach.
Pretože je bežné, že masívne hviezdy tvoria dvojice binárnych tvarov, nie je prekvapujúce, že niektoré pulzary majú obiehajúceho spoločníka, ktorý prežil svojho partnera supernovou. Pre tieto systémy je tiež bežné, že majú k dispozícii zvyšky diskov, ktoré sú ovplyvňované rýchlo sa otáčajúcim pulzárom. Keď sa žiarenie zráža s úlomkami, vytvára nabité častice, ktoré je možné urýchliť takmer na rýchlosť svetla, čo vedie k gama žiareniu s veľmi vysokou energiou (VHE).
Použitím štyroch 12-metrových ďalekohľadov na observatóriu Fred Lawrence Whipple Observatory, ktoré prevádzkuje Smithsonianské astrofyzikálne observatórium (SAO), začala spolupráca VERITASu sledovať to, čo sa považovalo za gama pulsarový systém VHE už v roku 2016. Tento zdroj sa nachádza v masívnej hviezdnej škôlke asi 5 000 svetelných rokov od Zeme v smere na súhvezdie Cygnus.
S pomocou tímu astronómov, ktorí použili dva 17 m veľké atmosferické gama zobrazovacie Cherenkov (MAGIC) ďalekohľady (umiestnené na observatóriu El Roque de Los Muchachos na Kanárskych ostrovoch), tím zistil, že pulzar mal obrovského hviezdneho spoločníka. ktorá obiehala každých 50 rokov na extrémne eliptickej obežnej dráhe. Oba tímy tiež vypočítali, že hviezdy by boli k najbližším bodom na svojej obežnej dráhe do 13. novembra 2017 a až do roku 2067.
Riaditelia spolupráce VERITAS sa predtým zapojili do spolupráce s inými astronómami, aby tento systém monitorovali pred, počas a po najbližšom prístupe. Použitím štyroch ďalekohľadov Observatória Freda Lawrence Whipple zistili gama lúče z extrémne krátkych zábleskov Cherenkovského žiarenia, ktoré sa objavujú na oblohe, keď sú absorbované zemskou atmosférou.
Počiatočné pozorovania uskutočnené v roku 2016 odhalili slabé emisie gama žiarenia, ktoré boli v súlade so skutočnosťou, že binárny systém je zabudovaný do hviezdnej škôlky. „Táto stabilná emisia na nízkej úrovni je s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobená hmlovinou, ktorá je neustále poháňaná pulzárom,“ uviedol Ralph Bird, doktorand na Kalifornskej univerzite v Los Angeles, ktorý hral vedúcu úlohu v kampani VERITAS.
Vedci preto čakali, až hviezdy dosiahnu najbližší bod na svojej obežnej dráhe, aby zistili, či dôjde k nejakej zmene. Podľa Alicia López Oramas, výskumnej pracovníčky s MAGIC na Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), a jedného zo zodpovedajúcich autorov štúdie „sa očakávalo, že takýto jedinečný systém bude počas tohto prístupu vyžarovať vysokoenergetické gama lúče. a túto príležitosť nebolo možné vynechať. “
V septembri sa veci začali drasticky meniť. Ako Tyler Williamson, postgraduálny študent z Katedry fyziky a astronómie University of Delaware a ďalší kľúčový prispievateľ do VERITAS uviedol:
„Tok gama žiarenia, ktorý sme pozorovali v septembri, bol dvojnásobok predchádzajúcej hodnoty. Pri najbližšom priblížení hviezdy k pulzaru v novembri 2017 sa tok zvýšil iba desaťkrát za jednu noc. “
Aby bolo možné vysvetliť toto správanie, tím k ich pozorovaniam priradil teoretické modely založené na najnovších teóriách o pulzároch, troskách a výsledných emisiách. Toto sa ukázalo ako neúspešné, čo ich viedlo k záveru, že sú potrebné významné revízie, ktoré zahŕňajú lepšie informácie o stretnutí medzi týmito dvoma hviezdami.
Stručne povedané, pred uskutočnením správneho modelovania je potrebné viac pozorovaní tohto binárneho páru. To nie je prekvapujúce, pretože tento systém je iba druhým prípadom binárneho pulzárneho systému, ktorý vykazuje emisiu gama žiarenia VHE. Avšak pozorovania zozbierané dvoma tímami boli neoceniteľné, keďže všetky predchádzajúce vysvetlenia o správaní binárnych pulzarov binárnych pulzov VHE boli špekulácie.
V nasledujúcich rokoch vedci plánujú pokračovať v pozorovaní tohto a ďalších pulzárov, aby sledovali exotické správanie prichádzajúce z tohto extrémneho typu predmetu. Ak sa pre tento konkrétny systém dajú vyvinúť vhodné modely, bude to pre vedcov nesmierne cenné, pretože poskytne pohľad na vznik a vývoj kompaktných objektov - od pulzárov po binárne systémy čiernych dier.
Ako uviedol astrofyzik z CfA Wystan Benbow, „pokračujúce investície do prevádzky jedinečných špičkových zariadení, ako je VERITAS, sú kritické a zaistia ďalšie príležitosti na dosiahnutie transformačnej vedy.“
Spolupráca VERITAS je skupina 80 vedcov z 20 inštitúcií so sídlom v Spojených štátoch, Kanade, Nemecku a Írsku. Štúdia, ktorá popisuje ich zistenia, sa nedávno objavila na internete Astrofyzikálny časopis, Observatórium Freda Lawrence Whipple Observatory prevádzkuje Smithsonian Astrofyzical Observatory (SAO).
