Neutronové hvězdy jsou jedním z fascinujících astronomických objektů ve známém vesmíru. Kromě toho, že se jedná o nejhustší typ hvězdy (s možnou výjimkou kvarkových hvězd), je také známo, že tvoří binární páry s hmotnými hvězdami. K dnešnímu dni bylo objeveno pouze 39 takových systémů a ještě méně bylo detekováno, které byly složeny z masivní hvězdy a neutronové hvězdy gama paprsků s velmi vysokou energií (VHE).
Dosud byly nalezeny pouze dva z těchto systémů, z nichž druhý byl objeven před několika lety týmem mezinárodních astronomů známých jako spolupráce s velmi energetickým radiačním zobrazovacím dalekohledem (VERITAS). Kromě toho, že se jedná o vzácný nález, objev byl také velmi šťastný, protože neobvyklé chování, které pozorovali pocházející z tohoto systému, se znovu nestane až do roku 2067.
Jednoduše řečeno, neutronové hvězdy jsou husté zbytky hvězdy, která explodovala v supernově a zanechala za sebou velmi hustý kompaktní objekt, který se rychle točí. To způsobuje, že neutronová hvězda generuje výkonná magnetická pole, která soustředí své záření na úzký paprsek, který se při pohledu na hranu jeví jako maják. Když se tyto paprsky protínají se Zemí, mohou astronomové detekovat tyto pulzy v rádiu a dalších vlnových délkách.
Vzhledem k tomu, že u masivních hvězd je běžné pro binární páry, není překvapivé, že některé pulsary mají obíhajícího společníka, který přežil svého partnera v supernově. Je také běžné, že tyto systémy mají disky s troskami, které jsou ovlivněny rychle se otáčejícím pulsarem. Když se záření srazí s úlomky, vytváří nabité částice, které lze zrychlit na téměř rychlost světla, což vede k gama paprskům s velmi vysokou energií (VHE).
S využitím čtyř 12 m dalekohledů na Observatoři Fred Lawrence Whipple Observatory, která je provozována Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), začala spolupráce VERITAS sledovat, co se považovalo za gama pulsarový systém VHE již v roce 2016. Tento zdroj je umístěn v masivní hvězdné školce asi 5000 světelných let od Země ve směru souhvězdí Cygnus.
S pomocí týmu astronomů, kteří použili dva dalekohledy Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) (umístěné na observatoři El Roque de Los Muchachos na Kanárských ostrovech), tým zjistil, že pulsar měl mohutného hvězdného společníka které obíhaly každých 50 let na extrémně eliptické oběžné dráze. Oba týmy také spočítaly, že hvězdy budou do 13. listopadu 2017 na nejbližších bodech na své oběžné dráze a teprve až do roku 2067.
Ředitelé spolupráce VERITAS se dříve zapojili do spolupráce s dalšími astronomy, aby tento systém monitorovali před, během a po jeho nejbližším přístupu. Pomocí čtyř dalekohledů Observatoř Freda Lawrence Whipple Observatory detekovali gama paprsky z extrémně krátkých záblesků Cherenkovova záření, které se objevují na obloze, když jsou absorbovány zemskou atmosférou.
Počáteční pozorování provedená v roce 2016 odhalila slabé emise gama paprsků, které byly v souladu se skutečností, že binární systém je zabudován do hvězdné školky. "Tato nízká úroveň, stabilní emise je s největší pravděpodobností z mlhoviny, která je neustále poháněna pulsarem," řekl Ralph Bird, postdoktorandský výzkumník na kalifornské univerzitě v Los Angeles, který hrál hlavní roli v kampani VERITAS.
Vědci proto čekali, až hvězdy dosáhnou nejbližšího bodu na své oběžné dráze, aby zjistili, zda by nedošlo ke změně. Podle Alicia López Oramas, výzkumnice s MAGIC na Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), a jeden z odpovídajících autorů studie, „takový jedinečný systém měl během tohoto přístupu emitovat velmi vysokoenergetické gama paprsky , a tuto příležitost nemohla chybět. “
V září se věci začaly drasticky měnit. Jako Tyler Williamson, postgraduální student katedry fyziky a astronomie University of Delaware a další klíčový přispěvatel do VERITAS, uvedl:
"Tok gama paprsků, který jsme pozorovali v září, byl dvojnásobkem předchozí hodnoty." Při nejbližším přiblížení mezi hvězdou a pulsarem se v listopadu 2017 tok zvýšil pouze jednou za jednu noc. “
Za účelem vysvětlení tohoto chování tým přizpůsobil teoretickým modelům založeným na nejnovějších teoriích o pulsarech, troskách a výsledných emisích jejich pozorování. To se ukázalo jako neúspěšné, což je vedlo k závěru, že je třeba provést významné revize, což zahrnuje lepší informace o setkání dvou hvězd.
Stručně řečeno, před provedením správného modelování je zapotřebí více pozorování tohoto binárního páru. To není překvapivé, protože tento systém je pouze druhým případem binárního pulsarového systému vykazujícího emise VHE gama záření. Nicméně pozorování shromážděná těmito dvěma týmy byla neocenitelná, vzhledem k tomu, že všechna předchozí vysvětlení chování binárních pulsarových binárních souborů VHE byla spekulacemi.
V následujících letech vědci plánují pokračovat v pozorování tohoto a dalších pulsarů, aby sledovali exotické chování přicházející z tohoto extrémního typu objektu. A pokud lze pro tento konkrétní systém vyvinout vhodné modely, bude to pro vědce nesmírně cenné a nabídne nahlédnutí do zrození a vývoje kompaktních objektů - od pulsarů po binární systémy černé díry.
Jak uvedl Wystan Benbow, astrofyzik s CfA, „pokračující investice do provozu jedinečných špičkových zařízení, jako je VERITAS, je kritická a zajistí další příležitosti k dosažení transformační vědy.“
Spolupráce VERITAS je skupina 80 vědců z 20 institucí se sídlem ve Spojených státech, Kanadě, Německu a Irsku. Studie, která popisuje jejich zjištění, se nedávno objevila v EU Astrofyzikální deníky. Observatoř Fred Lawrence Whipple Observatory je provozována společností Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).
