Astronomowie obalili konwencjonalną wiedzę na temat pulsarów, odkrywając, że te szybko rotujące martwe gwiazdy emitują sygnały radiowe nie tylko ze swoich biegunów, ale także z samych krawędzi pola magnetycznego. To odkrycie podważa dziesięciolecia ustalonej teorii i ujawnia znacznie bardziej złożone zachowanie tych ekstremalnych obiektów kosmicznych.
Czym są pulsary?
Pulsary to rodzaj gwiazd neutronowych, czyli zapadniętych jąder masywnych gwiazd, którym wyczerpało się paliwo. Implozja tworzy obiekt tak gęsty, że łyżeczka do herbaty ważyłaby na Ziemi 10 milionów ton. To zapadnięcie generuje również niezwykle potężne pola magnetyczne i wiruje gwiazdę z prędkością do 700 obrotów na sekundę.
Gdy gwiazda się obraca, z jej biegunów magnetycznych wystrzeliwują wiązki promieniowania, które omiatają wszechświat niczym wiązka latarni morskiej. Te „kosmiczne latarnie” obserwujemy jako pulsary, a ich dokładna prędkość obrotowa czyni je niezawodnymi „zegarami” do pomiaru czasu we wszechświecie.
Nowe odkrycie: emisje radiowe z obrzeży
Zespół badawczy przeanalizował obserwacje radiowe pulsarów 200 milisekundowych (ultraszybko wirujących pulsarów) wraz z danymi dotyczącymi promieniowania gamma. Odkryli, że około jedna trzecia tych pulsarów emituje fale radiowe z kilku obszarów otoczących gwiazdę, a nie tylko z biegunów. Dla porównania, tylko 3% wolniej rotujących gwiazd neutronowych wykazuje podobne zachowanie.
Korelacja pomiędzy tymi odległymi emisjami radiowymi i rozbłyskami gamma wykrytymi przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Fermi potwierdziła, że oba pochodzą z tych samych niepolarnych obszarów wokół pulsarów. Oznacza to, że sygnały radiowe nie ograniczają się do wąskich wiązek tradycyjnie kojarzonych z pulsarami.
Rola aktualnych arkuszy
Kluczem do tego zjawiska wydają się być „warstwy prądowe” – wirujące strumienie naładowanych cząstek, które rozciągają się daleko poza bieguny magnetyczne pulsara. Wiadomo, że arkusze te wytwarzają promieniowanie gamma, a teraz jest jasne, że generują również fale radiowe.
Zespół sugeruje, że pulsary milisekundowe emitują fale radiowe zarówno z biegunów, jak i z odległych arkuszy prądu. To wyjaśnia, dlaczego niektóre pulsary mają nieprzewidywalne wzorce fal radiowych: obserwowany sygnał zależy od orientacji pulsara względem Ziemi.
Implikacje dla wykrywania i badań
Odkrycie to ma istotne implikacje. Obecnie oczekuje się, że pulsary będą łatwiejsze do wykrycia, ponieważ fale radiowe są emitowane w szerszym zakresie kierunków. Jest to szczególnie ważne w przypadku badań fal grawitacyjnych, które opierają się na precyzyjnie dobranych w czasie sygnałach z pulsarów.
„Kiedy wykrywamy sygnały zarówno z powierzchni gwiazd, jak i z samych obrzeży ich pól magnetycznych, badanie to pokazuje, że te maleńkie, szybko rotujące gwiazdy są jeszcze bardziej złożone i zaskakujące, niż nam się wydawało” – powiedział Simon Johnston, członek zespołu z CSIRO.
Jednak dokładne mechanizmy leżące u podstaw generowania impulsów radiowych w takiej odległości od gwiazd neutronowych pozostają tajemnicą. Zrozumienie tego procesu ma kluczowe znaczenie dla wykorzystania pulsarów jako precyzyjnych instrumentów astronomicznych.
Zasadniczo badanie pokazuje, że pulsary są znacznie bardziej dynamiczne i nieprzewidywalne, niż wcześniej sądzono, co wymaga ponownej oceny istniejących modeli.
