Pulsary znane jako czarne wdowy to obiekty bardzo rzadkie. Znamy tylko kilkanaście ich egzemplarzy znajdujących się w Drodze Mlecznej. Ten nowo odkryty wydaje się być jednak jednym z najbardziej ekstremalnych i prawdopodobnie najdziwniejszych przykładów takich pulsarów. Układ, w którym czarna wdowa się znajduje – ZTF J1406+1222 – ma bowiem wyjątkowo krótki czas orbitalny. Pulsar czarna wdowa i jego ofiara okrążają się nawzajem w ciągu zaledwie 62 minut. Jeszcze bardziej osobliwe jest to, że układ zdaje się zawierać trzecią, odległą gwiazdę, która potrzebuje już 12 tysięcy lat, by wykonać pełne okrążenie wokół dwóch pozostałych ciał.
„Ten układ jest naprawdę wyjątkowy, jeśli chodzi o czarne wdowy, ponieważ zaobserwowaliśmy go w świetle widzialnym, a także ze względu na odległego towarzysza centralnych obiektów oraz fakt, że pochodzi on z centrum galaktyki.”, powiedział fizyk Kevin Burdge z MIT.
Wirujące gwiazdy
Pulsary powstają, gdy jądra masywnych nadolbrzymów (gwiazd) zapadają się w gwiazdy neutronowe. Jeżeli gwiazda neutronowa jest silnie namagnesowana i szybko się obraca, nazywamy ją właśnie pulsarem.
Pulsar zachowuje się niczym latarnia morska. Wiruje on niezwykle szybko i emituje w naszym kierunku promieniowanie rentgenowskie i gamma w interwałach o długości od ponad jednej sekundy po zaledwie milisekundy. Normalnie pulsary wirują szybko i umierają młodo ze względu na to, ile energii z siebie wyrzucają.
Jeśli jednak układ podwójny z pulsarem tworzy gwiazda, która zbliża się do niego wystarczająco mocno, pulsar może powoli wysysać z niej materię niczym gigantyczny pasożyt. Materia ta zasila go i dostarcza mu energii, która pozwala mu dalej wirować, a przynajmniej dopóki druga gwiazda nie zniknie kompletnie. Właśnie dlatego pulsary należące do takich układów określa się czarnymi wdowami.
Pulsar wykryty nową metodą
W przeszłości astronomowie wykrywali pulsary czarne wdowy, prowadząc obserwacje w zakresie promieniowania gamma i rentgenowskiego, jako że takie promieniowanie emitują pulsary. Niemniej, czarna wdowę w układzie ZTF J1406+1222 wykryto, stosując nową technikę. Uczeni obserwowali światło widzialne pożeranej gwiazdy.
Okazuje się, że „dzienna strona” gwiazdy towarzyszącej pulsarowi czarnej wdowie potrafi stawać się wielokrotnie gorętsza niż „nocna strona”, co ma wpływ na ich jasność. Naukowcom zdawało się, że tę ekstremalną różnicę w jasności można wykryć. Aby przetestować ten pomysł, astronomowie wykorzystali dane z obserwatorium Zwicky Transient Facility w Kalifornii. W ten sposób odnaleziono pulsary czarne wdowy, o których już wiemy – potwierdzając, że technika działa.
Następnie naukowcy zaczęli szukać nowych czarnych wdów i natknęli się na ZTF J1406+1222 – układ, w którym gwiazda znacznie zmienia swoją jasność w ciągu 62 minut. W ten sposób po raz pierwszy z pomocą nowej metody odkryto nowego pulsara czarną wdowę. Między innymi dlatego to odkrycie jest tak ekscytujące.
Rzecz jasna, odkrycie jest ekscytujące również dlatego, że pulsar i pożerana gwiazda krążą rekordowo blisko siebie jak na układ tego typu, a także dlatego, że dwa obiekty okrąża odległa trzecia, chłodna i metaliczna gwiazda. Dotychczas nie odkryto innego potrójnego układu zawierającego czarną wdowę. Astronomowie główkują nad tym, jak w ogóle taki układ powstał. Na szczęście mają kilka pomysłów.
Układ zagadka
Układy podwójne z czarną wdową powstają z gęstych konstelacji starych gwiazd znanych jako gromady kuliste. Jedna z wiodących hipotez głosi, że jeśli gromada, z której pochodzi układ potrójny, dodryfowała do centrum Drogi Mlecznej, to grawitacja tamtejszej supermasywnej czarnej dziury mogła ją rozerwać, oszczędzając tylko ten układ potrójny. Naukowcy przyznają jednak, że to skomplikowany scenariusz.
Dziwny jest również fakt, że o istnieniu czarnej wdowy w ZTF J1406+1222 świadczy wyłącznie światło widzialne. Naukowcy nie byli w stanie znaleźć żadnych jej śladów w danych z zakresu promieniowania gamma i rentgenowskiego. To sugeruje, że być może astronomowie wcale nie mają do czynienia z czarną wdową, a czymś kompletnie innym.
„Jedyne co wiemy na pewno to to, że widzimy gwiazdę, której dzienna strona jest znacznie gorętsza niż nocna, okrążającą coś w ciągu 62 minut.”, wyjaśnił Burdge. „Wszystko wskazuje na to, że tym czymś jest czarna wdowa, ale kilka jego cech jest dziwnych, więc możliwe, że to coś zupełnie nowego.”
W przyszłości zespół badaczy zamierza dalej obserwować omówiony układ. Być może w ten sposób uda mu się wyjaśnić, co się tak właściwie w nim dzieje.
Źródło: Caltech, fot. tyt. NASA Goddard/Cruz deWilde