Исследователи под руководством профессора Чжоу Ся из Синьцзянской астрономической обсерватории Китайской академии наук вместе с коллегами добились значительного прогресса в понимании ультрадлиннопериодных радиовсплесков (УДРВ), загадочного класса астрофизических объектов. Учёные предположили, что этими загадочными источниками могут быть странные пульсары-карлики — вращающиеся компактные объекты.
Результаты опубликованы в [The Astrophysical Journal](https://doi.org/10.3847/1538-4357/add268).
Периоды вращения УДРВ достигают тысяч секунд, что намного превышает диапазон от миллисекунд до десятков секунд обычных радиопульсаров. Согласно стандартной теории пульсаров, такие крайне медленные вращатели должны лежать ниже «линии смерти» радиопульсара, то есть их вращательной энергии недостаточно для радиоизлучения.
Однако недавно обнаруженные источники, такие как GLEAM-X J1627-52 и GPM J1839-10, демонстрируют периодическую радиоактивность, что ставит под сомнение существующие модели.
Чтобы раскрыть природу этих источников, исследователи предполагают, что изолированные УДРВ могут быть странными пульсарами-карликами — вращающимися компактными объектами, состоящими из ядра из странной кварковой материи, окружённого корой из обычной материи.
Теоретическая модель была успешно применена к четырём известным изолированным источникам: GLEAM-X J1627-52, GPM J1839-10, ASKAP J1832-0911 и ASKAP J193505.1+214841.0.
Результаты показывают, что странные пульсары-карлики со значительно большими радиусами по сравнению с обычными нейтронными звёздами могут естественным образом генерировать устойчивые когерентные радиоизлучения даже при крайне длинных периодах.
Исследователи также продемонстрировали, что эти объекты занимают отдельную нишу на диаграмме «магнитное поле — период» с предполагаемым поверхностным магнитным полем от 10⁶ до 10¹⁰ гаусс. Постоянный нижний предел около 10⁶ Гс предполагает, что для производства электронных-позитронных пар в магнитосфере, питающей когерентное радиоизлучение, требуется фундаментальный порог.
Несмотря на крайне медленное вращение, их радиоэффективность около 10⁻⁴–10⁻² сравнима с эффективностью обычных пульсаров.
Модель также согласуется с наблюдениями в различных длинах волн, особенно с рентгеновскими данными от ASKAP J1832-0911. Этот источник демонстрирует двухкомпонентный рентгеновский спектр, а его рентгеновское и радиоизлучение изменяются синхронно — особенности, которые были предсказаны моделью странного пульсара-карлика. Наблюдаемое соотношение рентгеновской и радиосветимости ~10³ для этого источника соответствует прогнозируемому диапазону 10³–10⁵.
Это исследование не только даёт физическое объяснение недавно признанной популяции УДРВ, но и имеет глубокие последствия для понимания уравнения состояния странной кварковой материи глубоко внутри компактных объектов. Уникальная структура странных пульсаров-карликов позволяет им оставаться «радиоактивными» при экстремальных периодах, открывая новое окно в физику плотной материи.
Это исследование также дополняет предыдущую работу команды над механизмом формирования длиннопериодных (10–100 с) радиопульсаров. Вместе эти работы исследуют происхождение как длиннопериодных пульсаров, так и УДРВ с разных точек зрения, предлагая новые идеи об эволюции и механизмах излучения компактных объектов.
«Мы планируем использовать установки следующего поколения, такие как Square Kilometer Array (SKA) и Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), для дальнейшей проверки модели странных пульсаров-карликов путём изучения формирования, внутренней структуры и популяции этих уникальных объектов», — сказал профессор Чжоу Ся.
Предоставлено Китайской академией наук.