Wykorzystując należącego do NASA satelitę Rossi X-ray Timing Explorer, astronomowie zdobyli istotny dowód mówiący, że pulsary milisekundowe powstają na drodze ewolucji rentgenowskich układów podwójnych o niewielkich masach. Przedmiotem badań były 2 układy binarne gwiazd neutronowych silnie promieniujące w zakresie fal rentgenowskich. Obserwacje te dały odpowiedź na pytanie, w jaki sposób zwykła gwiazda neutronowa może przyspieszyć do jednego obrotu na 2,3 milisekundy.

Obecnie znanych jest 150 rentgenowskich układów binarnych o relatywnie niskich masach (low-mass X-ray binaries – LMXBs). W każdym przypadku promieniowanie X powstaje w wyniku opadania materii z gwiazdy na towarzyszącą gwiazdę neutronową. Sporadycznie obserwowane są błyski rentgenowskie, będące efektem spontanicznych, zainicjowanych na powierzchni gwiazdy neutronowej, krótkookresowych reakcji termojądrowych w opadniętej materii.

Pulsary milisekundowe (millisecond pulsars – MSPs) z kolei nie promieniują w zakresie fal X. Są za to silnymi, bardzo szybko wirującymi (kilkaset obrotów na sekundę) źródłami radiowymi. Niektórym towarzyszą małomasywne gwiazdy, innym nie. W układach podwójnych z pulsarem milisekundowym transfer materii z gwiazdy na pulsara nie istnieje.

Aby udowodnić związek pomędzy rentgenowskimi układami podwójnymi a pulsarami milisekundowymi, konieczne było odnalezienie szybko wirujących rentgenowskich układów akrecyjnych.

Pierwszym odkrytym łącznikiem pomiędzy pulsarami milisekundowymi a rentgenowskimi układami binarnymi o niskich masach, był obiekt SAX J1808.4–3658. W czasie niedługich obserwacji zarejestrowano gwałtowne fluktuacje jasności na falach rentgenowskich spowodowany szybką rotacją akretującej gwiazdy neutronowej.

W tym tygodniu, na połączonym Zjeździe Amerykańskich Towarzystw: Fizycznego i Astronomicznego w Albuquerque w stanie Nowy Meksyk, opublikowano rezultaty 10-dniowych obserwacji układu XTE J1751-305. Wchodzący w skład układu akretujący pulsar milisekundowy charakteryzował się znaczną prędkością obrotową (o okresie 2,3 milisekundy). Dzięki pomiarom przesunięcia dopplerowskiego wyznaczono parametry kompana. Okazał się nim być w znacznym stopniu już skonsumowany, prawdopodobnie helowy biały karzeł o masie równej 15 masom Jowisza (0,014 masy Słońca). Okres obiegu obu składników wokół siebie określono na zaledwie 42 minuty.

Obserwacje sugerują, że wysysana z lekkiego towarzysza materia przyspieszyła rotację pulsara.

Jednocześnie inna grupa naukowców badająca ten sam temat w postaci układu binarnego 4U 1636-53 otrzymała te same rezultaty, zaprezentowane na Zjeździe Amerykańskich Towarzystw: Astronomicznego i Fizycznego. Układ 4U 1636-53 składa się z lekkiej gwiazdy oraz gwiazdy neutronowej, na której miał miejsce błysk rentgenowski trwający wyjątkowo długo – 3 godziny. To wydarzenie dało naukowcom NASA możliwość zmierzenia okresu obiegu obu składników oraz prędkości obrotowej gwiazdy neutronowej. Okazało się, że jest ona również rodzącym się pulsarem milisekundowym o okresie obrotu 1,7 milisekundy. Ten układ znajduje się w końcowym momencie ewolucji powstawania pulsara milisekundowego. Tak jak w XTE J1751-305 towarzysząca gwiazda jest powoli “pożerana” przez gwiazdę neutronową, która coraz bardziej przyspiesza swój ruch obrotowy.

Autor

Andrzej Nowojewski