Средний спектр J1023, нормализованный к излучению континуума. Изучаемые в этой работе линии излучения выделены. Кредит: Messa et al., 2024.
Используя Gran Telescopio Canarias (GTC), астрономы из Италии и Испании провели оптические спектроскопические наблюдения с высоким временным разрешением переходного миллисекундного пульсара, обозначенного PSR J1023+0038. Результаты наблюдательной кампании опубликованы 19 сентября на сервере препринтов arXiv, дают важную информацию о природе этого пульсара.
Пульсары — это сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звезды, испускающие пучок электромагнитного излучения. Наиболее быстро вращающиеся пульсары с периодами вращения менее 30 миллисекунд известны как миллисекундные пульсары (MSP). Астрономы предполагают, что они образуются в двойных системах, когда изначально более массивный компонент превращается в нейтронную звезду, которая затем раскручивается из-за аккреции вещества из вторичной звезды.
Так называемые переходные миллисекундные пульсары (tMSP) демонстрируют переходы вперед и назад между состоянием радиопульсара, питаемого вращением («состояние пульсара»), и состоянием, характеризующимся рентгеновскими пульсациями и особенностями аккреционного диска в оптических спектрах («состояние диска»). Они, как правило, редки, поскольку до сих пор было обнаружено только три tMSP.
Один из них — PSR J1023+0038 (или J1023 для краткости), впервые идентифицированный два десятилетия назад. Период вращения пульсара составляет 1,69 миллисекунды, а его орбитальный период — приблизительно 4,75 часа. Звезда-компаньон в системе — звезда позднего типа спектрального класса G5.
Предыдущие наблюдения J1023 показали, что он переключается между рентгеновским состоянием и фазой радиопульсара, питаемой вращением. Теперь группа астрономов под руководством Марко Мессы из Миланского университета в Италии использовала оптическую систему визуализации и инструмент низко-промежуточного разрешения интегрированной спектроскопии (OSIRIS) GTC, чтобы более подробно изучить природу этого пульсара и его поведение.
Наблюдения показали, что J1023, как и другие tMSP, демонстрирует переменность потока на коротких временных масштабах (десятки секунд) во всех диапазонах. Более того, исследование обнаружило доказательства значительной переменности свойств эмиссионной линии (эквивалентная ширина и полная ширина на половине максимума) на временных масштабах в несколько минут. Это открытие отмечает первый случай, когда переменность свойств спектральной линии tMSP наблюдалась на таких коротких временных масштабах.
Согласно исследованию, эпизоды переменности, наблюдаемые в континууме, эквивалентной ширине и полной ширине на половине максимума, кажутся беспорядочными и не коррелируют друг с другом. Это делает происхождение таких эпизодов неясным.
Наблюдения также показали, что эмиссионные линии серий Бальмера и гелия в большинстве случаев показывают двухрогий профиль эмиссии. Это указывает на наличие аккреционного диска, и поэтому J1023, скорее всего, находился в состоянии диска во время наблюдательной кампании.
В заключительных замечаниях авторы статьи добавляют, что необходимо провести многоволновые одновременные наблюдения для оценки возможной корреляции между изменчивостью свойств эмиссионной линии и явлением переключения мод в J1023.
Дополнительная информация: M. M. Messa et al, High-temporal-resolution optical spectroscopic observations of the transitional millisecond pulsar PSR J1023+0038, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.12893
Информация о журнале: arXiv
