Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics ученым из Синьцзянской астрономической обсерватории Китайской академии наук, позволило по-новому взглянуть на феномен «обнуления» импульсов — внезапного временного прекращения радиоимпульсного излучения, наблюдаемого в более чем 200 циклических объектах.
Существует предположение, что эти паузы, которые могут длиться от одного-двух циклов вращения объекта до нескольких минут подряд, являются случайными, однако накапливающаяся статистика может указывать и на некие непонятные пока закономерности излучения пульсаров.
Обнуление импульсов определяется как отношение числа оборотов источника, во время которых не зарегистрировано радиосигналов, к общему числу циклов за определенный промежуток времени. Говоря простыми словами, если нейтронная звезда делает 100 оборотов минуту, но излучение фиксируется только 90 раз, то доля обнуления (nulling fraction, сокращенно NF) равна 0,1. Если за 100 оборотов сигнал приходит 50 раз, то NF = 0.5.
Хотя NF встречается далеко не у всех источников, варьируется от одного пульсара к другому и может меняться у одного и того же объекта, недавние исследования показали сокращение числа подобных аномалий, что может указывать на некие закономерности, лежащие в основе этого феномена.
Поскольку «пульсаров-прогульщиков» нельзя выстроить в одну шеренгу и потребовать объяснений пропуска «выходов в эфир», автор работы Р. Юен (R. Yuen) решил провести эксперимент in silico, использовав модель магнитосферы, включающую множество состояний излучения, каждое из которых характеризуется определенной плотностью заряда плазмы.
Автор предположил три базовых сценария:
- Обнуление импульса обусловлено прекращением излучения по всему профилю;
- Излучение временно прекращается из-за изменения плотности плазмы до нуля при определенных условиях (потом плотность снова растет, и излучение возобновляется);
- Область излучения делится на сегменты с периодическим переходом к предыдущему пункту.
Для проверки было проведено крупномасштабное моделирование с участием 5000 искусственно сгенерированных пульсаров, каждый из которых наблюдался в течение 1000 периодов вращения. Результирующее нормализованное распределение положительно смещено в сторону более высоких значений NF, что согласуется с результатами радиоастрономических наблюдений. Полученные результаты подтверждают предположение о том, что обнуление — это событие с низкой вероятностью, возникающее в результате случайных процессов в магнитосфере пульсара.
Исследование не выявило незначительную корреляцию между NF и наклонением — углом между магнитной осью и осью вращения пульсара. Число обнуляющих пульсаров увеличивается по мере уменьшения наклонения, что указывает на потенциальный стереометрический фактор возникновения обнуления. Чем больше совпадают магнитная ось и ось вращения, тем выше вероятность того, что пульсар будет пропускать «сеансы связи».
Выражение «обнуление пульсара» пока не стало общепринятым астрофизическим термином. Полное или частичное прекращение или изменение характера циклического радиоизлучения может происходить при целом ряде условий. Вот возможные сценарии:
- Переход в состояние «черной вдовы». Пульсар, быстро вращающаяся нейтронная звезда, может поглощать материю обычной звезды-компаньона, что приводит к постепенному замедлению вращения и к прекращению периодического радиоизлучения — пульсар становится невидимым для радиотелескопа;
- Изменение параметров магнитного поля. Оно может со временем ослабевать, что приводит к уменьшению его излучения и может быть воспринято как «обнуление»;
- Потеря связи с Землей. Если пульсар перемещается в пространстве или его излучение изменяется, он может стать невидимым для наблюдателей на Земле, поскольку излучение идет узким пучком;
- Слияние с другим объектом. Слияние пульсара с другой нейтронной звездой или черной дырой приведет к полному исчезновению пульсара как отдельного объекта и, соответственно, к «обнулению» излучения.
В любом случае, «обнуление» пульсара, если этот термин вообще уместен, скорее всего, является результатом сложного взаимодействия физических процессов и не означает, что он исчезает навсегда. Он может просто перестать излучать в наблюдаемом диапазоне или изменить свои свойства, оставаясь при этом реальным физическим объектом.
