Ученые впервые визуализировали искажения радиоизлучения пульсара из-за межзвездной среды

С помощью двух крупнейших радиотелескопов в Германии и Китае международная группа астрономов смогла зафиксировать мерцающее радиоизлучение компактного остатка звезды. Ученые установили, что наблюдаемое «мерцание» вызвано не самим объектом, а веществом, расположенным между Землей и источником сигнала — вероятно, межзвездным облаком на расстоянии около 430 световых лет.

Объектом исследования стал пульсар PSR B1508+55 — остаток массивной звезды, находящийся примерно в 7000 световых годах от Земли в созвездии Дракона. Пульсары относятся к самым плотным объектам во Вселенной: их масса сравнима с массой Солнца, но сжата до размеров города. Радиосигналы таких объектов подвержены эффекту сцинтилляции — изменению яркости и формы из-за прохождения через неоднородную межзвездную среду.

Подобно тому как звезды на ночном небе мерцают из-за земной атмосферы, радиоволны пульсаров «искажаются» разреженным газом в космосе. Этот эффект позволяет ученым изучать структуру межзвездного пространства. В данном случае международная команда под руководством Тима Спренгера из Института радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR) применила новую методику наблюдений, позволившую впервые детально зафиксировать подобное искажение.

Исследователи обнаружили, что изображение пульсара на длительной выдержке приобретает вытянутую линейную форму. При этом, как отметил Спренгер, обычно ожидается размытый «диск» из-за случайных флуктуаций плотности вещества, однако в данном случае межзвездная среда, по-видимому, формирует упорядоченные структуры — возможно, параллельные нити или тонкие слои. Их точная природа пока остается неизвестной.

Особый интерес вызвали небольшие отклонения от основной линейной структуры. Как отметил исследователь Сюнь Ши из Юньнаньского университета, контраст между основной линией и ее «шумом» может указывать на микроскопические структуры межзвездной среды, которые пока не удается объяснить существующими моделями. Расчеты показали, что рассеивающее облако, ответственное за эффект, расположено примерно в 430 световых годах от Земли.

Для достижения необходимой точности наблюдений ученые использовали два мощнейших радиотелескопа мира — 100-метровый Эффельсбергский телескоп в Германии и 500-метровый сферический радиотелескоп FAST в Китае. Благодаря вращению Земли оба инструмента фиксировали сигналы с небольшим временным сдвигом, что позволило реконструировать изображение с рекордным разрешением.

По словам Олафа Вукница из MPIfR, объединение данных двух телескопов с учетом движения Земли позволило добиться детализации, недостижимой другими методами. При этом метод оказался относительно простым в реализации, так как использовал уже обработанные локальные данные, которые можно было объединить стандартными вычислительными средствами.

Ученые отмечают, что на более высоких частотах аналогичное разрешение обычно достигается только при объединении множества телескопов по всему миру в единую систему, что требует сложной обработки данных. В данном же случае метод оказался значительно более доступным.

После успеха исследования команда планирует продолжить наблюдения других пульсаров, чтобы лучше понять структуру невидимой межзвездной среды. Управляющий директор MPIfR Майкл Крамер подчеркнул, что сотрудничество таких мощных инструментов, как FAST и Эффельсбергский телескоп, открывает новые возможности для астрономии.

Результаты работы опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Читайте также: