Нейтронные звёзды характеризуются высокой скоростью вращения — до нескольких сотен оборотов в секунду — и сильным магнитным полем, достигающим 10^11 Тл. Они образуются из звёзд с начальной массой более 8 солнечных масс, когда в их недрах заканчивается ядерное топливо. В результате гравитационного сжатия происходит фотодиссоциация ядер и образование нейтронов, что ведёт к образованию нейтронной звезды.

Если масса остатка превышает 3 солнечные массы, коллапс продолжается, и возникает чёрная дыра. В момент рождения нейтронной звезды температура может достигать 10^11 K, но быстро падает из-за нейтринного охлаждения. В течение нескольких минут температура снижается до 10^9 K, а затем охлаждение происходит медленнее.

Среди известных нейтронных звёзд большинство имеют массу от 1,3 до 1,5 солнечных масс. Максимальная масса нейтронной звезды определяется пределом Оппенгеймера—Волкова и теоретически может достигать 2,16 солнечных масс. Магнитные поля на поверхности нейтронных звёзд могут достигать 10^12—10^13 Гс, а у магнетаров — 10^14 Гс и выше.

К 2022 году открыто более 3200 нейтронных звёзд, из которых около 90% — одиночные. Нейтронные звёзды обладают высокой скоростью собственного движения и могут быть наблюдаемы в различных спектральных диапазонах.

Структура нейтронной звезды включает пять слоёв: атмосферу, внешнюю кору, внутреннюю кору, внешнее ядро и внутреннее ядро. Атмосфера состоит из тонкого слоя плазмы, внешняя кора — из ядер и электронов, внутренняя кора — из свободных нейтронов и атомных ядер. Внешнее ядро состоит в основном из нейтронов, а внутреннее ядро может содержать кварки и гипероны.

Нейтронные звёзды были теоретически предсказаны ещё до открытия нейтронов. Первые предположения о существовании таких звёзд высказал Лев Ландау в 1931 году, а в 1933 году астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки сделали строгое предсказание их существования. Нейтронные звёзды были открыты в 1967 году, когда Джоселин Белл обнаружила пульсары — объекты, излучающие регулярные радиоимпульсы.

Индийские астрономы, используя космические обсерватории НАСА "Чандра" и ЕКА "XMM-Newton", провели исследование совокупности сверхмощных рентгеновских источников в галактике NGC 5813, что привело к открытию нового источника такого типа. Результаты наблюдательной кампании были опубликованы 7 августа на сервере предварительной печати arXiv.

Сверхмощные рентгеновские источники (ULXS) представляют собой внегалактические точечные источники, которые излучают рентгеновские лучи с яркостью, превышающей миллион солнечных светимостей на всех длинах волн. Хотя предполагается, что в них могут находиться нейтронные звезды или черные дыры звездной массы, их истинная природа остаётся неясной.

Галактика NGC 5813 — это гигантская эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии около 105 миллионов световых лет. Она входит в группу галактик NGC 5846 в сверхскоплении Девы. Предыдущие наблюдения показали, что в NGC 5813 находится сверхмассивная черная дыра массой около 280 миллионов солнечных масс, а также активное галактическое ядро (AGN), известное своим радиоизлучением. Галактика имеет кинематически отличное ядро и содержит как красные, так и синие шаровые скопления.

Считается, что NGC 5813 содержит необычно большое количество ULX, и на сегодняшний день в этой галактике было обнаружено восемь таких источников. Популяция ULXS в NGC 5813 была исследована группой астрономов под руководством Т. Р. Раджалакшми из Университета Махатмы Ганди в Керале, Индия.

"Сообщалось, что NGC 5813, центральная доминирующая галактика (cD) в группе галактик NGC 5846, демонстрирует признаки возможного недавнего слияния и имеет необычно большое количество ULX. Мы провели спектральные исследования постоянных ULX в галактике, используя наблюдения Chandra и XMM-Newton", — пишут исследователи в своей статье.

Использование обсерваторий "Чандра" и "XMM-Newton" позволило команде Раджалакшми повторно идентифицировать четыре известных ULX в NGC 5813 и выяснить, что два других ранее упомянутых ULX являются затмевающими двойными звёздами и источниками на переднем плане. Важным открытием стало нахождение нового ULX, получившего обозначение CXOJ150101.11+014119.80 (S4).

Согласно результатам исследования, CXOJ150101.11+014119.80 (S4) был обнаружен примерно в 2,65 угловых минутах от центра NGC 5813. Повторно идентифицированные ULX находились на расстояниях от 0,43 до 1,97 угловых минут.

Наиболее ярким ULX из пяти исследованных стал один из ранее известных источников, обозначенный как CXOJ150116.555+014133.97 (S5), со средней светимостью 14,5 двенадцатициллионов эрг/с. Четыре других источника имеют среднюю светимость в диапазоне от 1,5 до 3,82 дуодециллиона эрг/с.

Наблюдения показали, что ни один из ULX в NGC 5813 не демонстрирует изменчивости в пределах наблюдений. Однако CXOJ150116.555+014133.97 (S5) показал частичную изменчивость между наблюдениями, составившую приблизительно 15,1%. Исследователи отметили, что нет однозначных свидетельств долгосрочной изменчивости (в течение многих лет) у исследуемых ULXS.

Кроме того, одно из исследованных ULX в NGC 5813, известное как CXOJ150104.927+014136.02 (S6), имеет средний фотонный индекс менее 1,0. Это указывает на возможность наличия нейтронной звезды, поэтому авторы статьи классифицировали этот источник как потенциального кандидата на пульсар ULX.

При первом наблюдении астрономы отметили, что пульсар вращается с невероятной скоростью и демонстрирует уникальное поведение: в течение одной шестой своей орбиты его радиационное излучение блокируется. Это указывает на то, что между пульсаром и Землей находится другой объект, что привлекло внимание исследователей и побудило их провести более глубокое изучение системы.

Пульсары — это тип нейтронных звезд, которые излучают радиацию из своих полюсов. Они выглядят как пульсирующие источники радиоволн, когда один из полюсов направлен на Землю, что создает эффект периодического сигнала. В данном случае пульсар оказался настолько быстрым, что его можно отнести к классу миллисекундных пульсаров, которые вращаются вокруг своей оси как минимум сто раз в секунду.

В течение следующих четырех лет команда астрономов использовала данные, полученные с помощью сферического радиотелескопа с апертурой 500 метров, для дальнейшего анализа системы. Они смогли установить, что причиной временных разрывов в пульсации пульсара была другая звезда, масса которой составляет примерно от 1 до 1,6 солнечных масс и которая в основном состоит из гелия.

Это открытие может стать первым подтверждением существования пульсара, гравитационно связанного с гелиевой звездой-компаньоном. Исследователи предполагают, что звезда-соседка когда-то содержала значительное количество водорода, который впоследствии был "сдут" пульсаром, указывая на то, что обе звезды вероятно имеют общую оболочку.

Общая оболочка объясняет, почему две звезды расположены так близко друг к другу — примерно в 50 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу. Эта близость приводит к коротким орбитам: звезды обращаются вокруг друг друга каждые 3,6 часа. Это открытие не только углубляет наше понимание двойных звездных систем, но и открывает новые горизонты для дальнейших исследований в области астрофизики и эволюции звезд.

Публикация взята с сайта: https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0769

Международная команда астрономов сообщает о обнаружении четырех новых гамма-лучевых миллисекундных пульсаров с помощью радиотелескопа Murriyang в обсерватории Паркес в Австралии. Об этом открытии подробно рассказано в исследовательской статье, опубликованной 16 марта на сервере предварительных публикаций arXiv.

Пульсары — космический источник импульсного электромагнитного излучения. Наиболее быстро вращающиеся пульсары, с периодами вращения менее 30 миллисекунд, известны как миллисекундные пульсары (MSPs). Астрономы предполагают, что они образуются в двойных системах, когда первоначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем ускоряется за счет аккреции материи от вторичной звезды.

Теперь группа астрономов под руководством Мэттью Керра из Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) в Вашингтоне, округ Колумбия, обнаружила четыре новых MSP с периодами вращения менее четырех миллисекунд. Открытие было сделано с использованием радиотелескопа Murriyang в рамках поиска гамма-лучевых источников.

«Мы обнаружили четыре миллисекундных пульсара в ходе поисков 80 гамма-лучевых источников, проведенных с 2015 по 2017 год с помощью радиотелескопа Murriyang обсерватории Паркес», — написали исследователи в статье.

Наблюдения, проведенные в период с 2015 по 2017 год, изначально выявили 15 объектов, которые были далее исследованы. Четыре из них были классифицированы как кандидаты в MSP. Однако их природа не могла быть подтверждена до настоящего времени из-за недостатка данных для получения хороших временных решений.

Команда Керра теперь смогла получить улучшенные временные решения и обнаружила гамма-лучевые пульсации от всех четырех MSP, которые обозначены как PSR J0646−5455, PSR J1803−4719, PSR J2045−6837 и PSR J1833−3840.

PSR J1833−3840 является единственным затмевающим пульсаром из четырех и был классифицирован как «черная вдова», так же у него есть компаньон с массой менее 0.1 солнечной массы. PSR J1833−3840 имеет самый длинный известный орбитальный период среди «черных вдов» — 0.9 дня.

Остальные три MSP являются бинарными системами с белыми карликами в почти круговых орбитах. Самый длинный орбитальный период из трех наблюдался у PSR J1803−4719 — 90.44 дня, в то время как у PSR J2045−6837 он самый короткий — 5.17 дня.

Согласно статье, вновь найденные гамма-лучевые MSP имеют периоды вращения от 1.86 до 3.67 миллисекунд, в то время как их дисперсионные меры варьируются от 21.07 до 78.6 парсек/см³. Яркость спин-даун пульсаров была измерена в диапазоне от 4.5 до 108 декамиллионов эрг/с.

Авторы исследования отметили, что PSR J0646−5455 имеет сильный, похожий на Велу, профиль гамма-лучевых импульсов с двумя каустическими пиками гамма-излучения. Они добавили, что гамма-яркость этого пульсара, наряду с периодом вращения примерно 2.5 миллисекунды и узким профилем импульсов, делает его подходящим для высокоточного тайминга.