Нейтронните звезди са един от най-увлекателните астрономически обекти в известната Вселена. Освен че са най-плътният тип звезда (с възможното изключение на звездите от кварк), те също са били известни, че образуват двоични двойки с масивни звезди. Към днешна дата са открити само 39 такива системи, а още по-малко са открити, които са съставени от масивна звезда и много високо енергиен (VHE) гама-лъч неутронна звезда.
Към днешна дата са открити само две от тези системи, втората от които е открита само преди няколко години от екип от международни астрономи, известен като колаборация от система за телескоп с много енергийно излъчване (VERITAS). Освен че е рядка находка, откритието имаше и много късмет, тъй като необичайното поведение, което наблюдаваха, идващо от тази система, няма да се случи отново до 2067 година.
Най-просто казано, неутронните звезди са плътните останки на звезда, която е избухнала в свръхнова, оставяйки след себе си изключително плътен, компактен обект, който се върти бързо. Това причинява неутронна звезда да генерира мощни магнитни полета, които фокусират нейното излъчване в стегнат лъч, който изглежда като фар, когато се гледа ръб. Когато тези лъчи се пресичат със Земята, астрономите могат да открият тези импулси на радио и други дължини на вълната.
Тъй като е обичайно за масивни звезди за формиране на двоични двойки, не е изненадващо, че някои пулсари имат орбитален спътник, оцелял от партньора си, който върви свръхнова. Обикновено тези системи имат дискове за отломки, които са засегнати от бързо въртящия се пулсар. Докато радиацията се сблъсква с отломки, тя създава заредени частици, които могат да бъдат ускорени до почти скоростта на светлината, което води до много високо енергийни (VHE) гама-лъчи.
Използвайки четирите 12-метрови телескопа в обсерваторията „Фред Лорънс Уипъл“, която се управлява от Астрофизичната обсерватория Смитсониан (SAO), сътрудничеството VERITAS започна да проследява това, което се смяташе за VHE гама-пулсарна пулсарна система през 2016 г. Този източник се намира в масивен звезден разсадник на около 5000 светлинни години от Земята в посока на съзвездието Сигнус.
С помощта на екип от астрономи, използвали двата 17-те основни телескопа на Атмосферната Гама Образна Черенков (MAGIC) (разположени в обсерваторията El Roque de Los Muchachos на Канарските острови), екипът установява, че пулсарът има масивен звезден спътник които го обикаляха на всеки 50 години по изключително елиптична орбита. Двата отбора изчислиха също, че звездите ще бъдат в най-близките точки в орбитата си до 13 ноември 2017 г. и няма да бъдат отново до 2067 година.
Директорите на сътрудничеството VERITAS преди това са участвали с други астрономи, за да наблюдават тази система преди, по време и след нейния най-близък подход. Използвайки четирите телескопа на Обсерваторията на Фред Лоурънс Уипъл, те откриха гама-лъчите от изключително кратките проблясъци на радиацията на Черенков, които се появяват в небето, когато са погълнати от земната атмосфера.
Първоначалните наблюдения, проведени през 2016 г., показаха слаби емисии на гама-лъчи, които бяха в съответствие с факта, че бинарната система е вградена в звездна детска стая. „Тази постоянна емисия на ниско ниво най-вероятно е от мъглявината, която се захранва непрекъснато от пулсара“, казва Ралф Бърд, докторантура в Университета на Калифорния в Лос Анджелис, който играе водеща роля в кампанията VERITAS.
Затова учените изчакаха звездите да стигнат до най-близката точка на орбитата си, за да видят дали ще има промяна. Според Алисия Лопес Орамас, изследовател с MAGIC от Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), и един от съответните автори на изследването, „такава уникална система се очакваше да излъчва много високоенергийни гама лъчи по време на този подход и тази възможност не може да бъде пропусната. "
До септември нещата започнаха да се променят драстично. Както Тайлър Уилямсън, аспирант от катедрата по физика и астрономия на Университета на Делауеър и друг основен сътрудник на VERITAS, посочи:
„Потокът гама-лъчи, който наблюдавахме през септември, беше два пъти по-голям от предишния. По време на най-близкия подход между звездата и пулсара, през ноември 2017 г. потокът се увеличи 10 пъти само за една нощ. “
За да обясни това поведение, екипът съчетава теоретични модели, базирани на най-новите теории за пулсари, дискове от отломки и произтичащите от тях емисии в техните наблюдения. Това се оказа неуспешно, което ги накара да заключат, че са необходими значителни ревизии, които включват по-добра информация за срещата между двете звезди.
Накратко, повече наблюдения на тази двоична двойка са необходими, преди да се направи правилното моделиране. Това не е изненадващо, тъй като тази система е само вторият случай на бинарна пулсарна система, показваща VHE гама-лъчение. Независимо от това, наблюденията, събрани от двата екипа, бяха безценни, като се има предвид, че всички предишни обяснения за поведението на VHE гама-лъчеви пулсарни бинари са спекулации.
В следващите години учените планират да продължат да наблюдават този и други пулсари, за да наблюдават екзотичното поведение, идващо от този екстремен тип обекти. И ако за тази конкретна система могат да бъдат разработени подходящи модели, това ще бъде от огромна полза за учените, предлагайки поглед върху раждането и еволюцията на компактни обекти - от пулсари до двоични системи с черна дупка.
Както Уистан Бенбоу, астрофизик на CfA, заяви, "продължаването на инвестициите в експлоатация на уникални, водещи съоръжения като VERITAS е от решаващо значение и ще осигури допълнителни възможности за постигане на трансформативна наука."
Сътрудничеството на VERITAS е група от 80 учени от 20 институции, базирани в САЩ, Канада, Германия и Ирландия. Проучването, което описва техните открития, се появи наскоро в Писма за астрофизични списания, Обсерваторията „Фред Лорънс Уипъл“ се управлява от Астрофизичната обсерватория „Смитсън“ (SAO).
