Астрономы обнаружили, что пульсар PSR J0435+3233, вращающийся более 300 раз в секунду, входит в тройную звездную систему. Он образует тесную пару с белым карликом, а по широкой орбите вокруг них движется солнцеподобная звезда. Исследование от ученых из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук и их коллег опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
Пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звезды, сверхплотные остатки взорвавшихся массивных звезд. Их мощные лучи периодически проходят через Землю, создавая регистрируемые импульсы. У PSR J0435+3233 они приходят примерно каждые 3,2 миллисекунды.
Обычно пульсар теряет энергию, испуская излучение и поток частиц, поэтому постепенно вращается медленнее. В данном случае измерения показывали необычно стремительное замедление его вращения.
Что скрывалось за замедлением
Ученые обработали 192 сеанса наблюдений китайского радиотелескопа FAST почти за пять лет.
Пульсар и его близкий спутник — гелиевый белый карлик — обращаются друг вокруг друга по почти круговой орбите за восемь земных суток. У большинства белых карликов ядро состоит преимущественно из углерода и кислорода: звезда успела превратить в них гелий в ходе термоядерных реакций. У этого белого карлика ядро осталось преимущественно гелиевым. Обычно такое происходит в тесной двойной системе: звезда теряет внешние слои из-за взаимодействия с соседом раньше, чем в ее ядре начинается горение гелия. Подобные карлики, как правило, менее массивны.
Изменения частоты импульсов и орбитального движения указали на общее ускорение пары из-за некоей внешней силы.
Пульсар работает как очень точный маяк: при каждом обороте его луч проходит через Землю, и телескоп регистрирует импульс. Если пульсар с ускорением удаляется от нас, каждому следующему импульсу приходится преодолевать немного больший путь, поэтому промежутки между их приходом растут. Телескоп фиксирует более редкие сигналы — словно звезда стала вращаться медленнее.
Оказалось, часть наблюдаемого замедления связана с движением самого пульсара в пространстве, а не с реальным изменением скорости его вращения. В этой системе такое движение объясняется притяжением третьей звезды.
Источником притяжения оказалась звезда, найденная в архивных оптических и инфракрасных данных. Она расположена рядом с пульсаром на земном небе и движется сходным образом.
Третья звезда на далекой орбите
Объединив данные FAST, гамма-импульсы, зарегистрированные спутником НАСА Fermi, и сведения о видимой звезде, исследователи восстановили ее вытянутую внешнюю орбиту с периодом около 73,5 года. Это солнцеподобная звезда, в которой заканчивается основная стадия горения водорода. Расстояние до системы оценено примерно в 7000 световых лет.
Трио находится вне плотных звездных скоплений. Согласно предложенному сценарию, все три звезды родились вместе. Самая массивная сбросила оболочку и взорвалась, оставив нейтронную звезду. Позже вещество близкого спутника раскрутило ее до миллисекундного пульсара, а сам спутник стал белым карликом.
Далекая звезда системы, вероятно, почти не обменивалась веществом с внутренней парой. В будущем она тоже, скорее всего, станет белым карликом.