Астрономы впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов»

Астрономы впервые обнаружили затмения гамма-излучения в системах с пульсарами-«черными вдовами», которые разрушают своих компаньонов. Подобные события были найдены в семи известных системах и помогли дать оценки массы нейтронных звезд и наклонения орбит.

© NASA / Sonoma State University, Aurore Simonnet

Впервые пульсары-«черные вдовы» были открыты в 1988 году. Они представляют собой компактные двойные системы, содержащие миллисекундную нейтронную звезду-пульсар и звезду-компаньона с массой менее 0,05 массы Солнца (черные вдовы) или от 0,1 до 0,5 массы Солнца (австралийские вдовы). Названия в честь земных пауков эти системы получили из-за того, что пульсар мощными потоками частиц и излучения постепенно разрушает звезду-компаньона.

В системах «черных вдов» могут происходить продолжительные затмения радиоизлучения от пульсара, однако порождаются они не физическим затмением нейтронной звезды звездой-компаньоном, а возникают за счет рассеяния и поглощения радиоизлучения диффузным веществом внутри системы.

Группа астрономов во главе с Колином Кларком (Colin Clark) из Института гравитационной физики Общества Макса Планка опубликовала результаты поиска событий затмений гамма-излучения от 49 пульсаров-«черных вдов» в данных космического телескопа Fermi за 11,4 года наблюдений. Гамма-кванты не поглощаются веществом внутри системы, в отличие от радиоволн, таким образом затмение будет вызываться физическим покрытием одной звезды другой, а особый интерес к самим системам «черных вдов» возникает из-за возможности оценить массу нейтронных звезд и геометрию систем.

Исследователи обнаружили четкие гамма-затмения в пяти системах с «черными вдовами»: B1957+20, J1048+2339, J1555-2908, J1816+4510 и J2129-0429. Для четырех из них минимальные массы находятся в диапазоне от 1,44 до 1,64 массы Солнца, а в случае B1957+20 масса пульсара была оценена в 1,81 ± 0,07 массы Солнца, что является одной из наиболее массивных известных нейтронных звезд. Минимальные наклонения орбит систем были оценены в 76,3-84,1 градуса. Гамма-затмения также были обнаружены в системах PSR J0838-2827 и J2333-5526, относящихся к «австралийским вдовам».