Энергия как у молодой звезды, а гамма-свечение на нуле: китайские астрономы открыли пульсар с аномальным замедлением

Китайские астрономы из Юньнаньского университета (Yunnan University) зарегистрировали гамма-пульсации от миллисекундного пульсара PSR J0435+3233 и обнаружили у него аномальное сочетание физических параметров. Анализ архивных наблюдений космического гамма-телескопа Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) за 17,7 года показал, что объект расходует энергию вращения на уровне молодых активных звёзд, но трансформирует её в гамма-лучи с крайне низкой эффективностью.

Пульсар PSR J0435+3233 расположен в двойной системе на расстоянии около 3900 световых лет (1,2 килопарсека) от Земли. Он представляет собой нейтронную звезду — сверхплотный остаток погибшей звезды, который совершает оборот вокруг своей оси всего за 3,2 миллисекунды (более 312 оборотов в секунду). Такие быстровращающиеся объекты образуются, когда нейтронная звезда постепенно перетягивает на себя вещество соседнего светила и ускоряет своё вращение. Объект был впервые обнаружен ещё в 2026 году с помощью китайского сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST).

Главным отличием PSR J0435+3233 от других известных миллисекундных пульсаров стала высокая скорость снижения частоты вращения: показатель его замедления минимум в 100 раз превышает обычные значения для объектов этого класса. Из-за столь интенсивного торможения звезда теряет колоссальный объём энергии вращения. Такое поведение характерно для молодых и энергетически активных пульсаров, хотя миллисекундные объекты обычно относятся к старым и остывающим. Кроме того, у звезды зафиксировано нестандартно сильное поверхностное магнитное поле индукцией около 12,6 миллиарда Гаусс.

Карты статистической значимости (TS-карты) участка неба размером 5 на 5 градусов с центром на пульсаре PSR J0435+3233 в диапазоне энергий от 0,1 до 500 ГэВ. Кадры сформированы по данным, собранным в интервале валидности радиоэфемерид (период точной синхронизации наблюдений). Левое изображение показывает распределение фотонов в активной фазе импульса (on-pulse): в центре видно яркое пятно избыточного гамма-излучения, совпадающее с координатами звезды. Правое изображение демонстрирует не-импульсную фазу (off-pulse), где избыточный сигнал от пульсара полностью отсутствует, что доказывает пульсирующий характер гамма-лучей.
Источник: Zhang et al., 2026

Чтобы установить, излучает ли объект высокоэнергетические фотоны, астрономы изучили данные прибора Fermi-LAT в диапазоне от 0,1 до 500 гигаэлектронвольт (ГэВ). В каталогах телескопа удалось найти источник 4FGL J0435.5+3232, координаты которого совпали с позицией пульсара с точностью до 0,01 градуса. Достоверность обнаружения гамма-пульсаций составила 6,8 сигма, что исключило случайное совпадение. Анализ показал, что всё импульсное излучение сконцентрировано в узком интервале, занимающем всего четверть полного фазового цикла вращения.

Сферы Дайсона оказались иллюзией: «Джеймс Уэбб» развеял надежду на следы инопланетян

Несмотря на чрезвычайно большие потери энергии вращения, измеренная светимость в гамма-диапазоне PSR J0435+3233 оказалась неожиданно низкой. Оценка видимой эффективности показала, что звезда переводит в гамма-излучение лишь 0,00001 от расходуемой мощности.

Это создаёт фундаментальный парадокс: пульсар генерирует колоссальную мощность, но практически не виден в высокоэнергетическом гамма-диапазоне.

Авторы работы выдвигают два возможных объяснения этого феномена. Первое связано с геометрией наблюдения: узкий луч гамма-излучения может быть направлен в сторону от Земли, из-за чего телескопы фиксируют лишь его самый край. Вторая причина может заключаться в особой физике магнитосферы: из-за сильного магнитного поля большая часть энергии уносится «пульсарным ветром» — потоком заряженных частиц — или излучается в других, ещё неисследованных диапазонах.

Обнаружение гамма-излучения от PSR J0435+3233 даёт астрофизикам инструмент для изучения процессов ускорения частиц и строения магнитосфер у объектов с экстремальными характеристиками вращения. В дальнейшем астрономы рассчитывают уточнить природу звезды-компаньона и проверить, возникает ли в этой двойной системе мощная ударная волна от столкновения потоков частиц.

©  iXBT