Astronomi otkrili da pulsari emitiraju radio valove daleko izvan površine

Godinama se smatralo da radio valovi pulsara nastaju neposredno iznad njihove površine, u blizini magnetskih polova. No nova analiza pokazuje da kod dijela najbržih pulsara takva slika nije dovoljna. Njihova radio emisija, čini se, može nastajati i mnogo dalje, na samom rubu područja kojim još vlada njihovo magnetsko polje.

To je važna promjena za astronomiju. Pulsari, a osobito milisekundni pulsari, među najpreciznijim su prirodnim “satovima” u svemiru. Koriste se u proučavanju gravitacije, guste tvari i gravitacijskih valova, pa pitanje odakle točno dolazi njihov signal nije sporedan detalj nego temelj za razumijevanje tih objekata.

Kad signal dolazi iz više smjerova

Pulsari su ultra guste, snažno magnetizirane jezgre umrlih zvijezda koje se vrte golemom brzinom i pritom odašilju pravilne pulseve radio valova, a ponekad i gama-zraka. Milisekundni pulsari idu još dalje: okreću se stotinama puta u sekundi i upravo zato spadaju među najstabilnije objekte koje astronomi mogu promatrati.

Michael Kramer iz Instituta Max Planck za radioastronomiju i Simon Johnston iz australske znanstvene agencije CSIRO usporedili su radijska opažanja gotovo 200 milisekundnih pulsara s podacima o gama-zrakama. U toj velikoj skupini izdvojio se obrazac koji se teško može objasniti starim modelom.

Naime, oko trećine milisekundnih pulsara pokazuje radio emisiju koja dolazi iz dviju ili više međusobno odvojenih regija, s jasnim prazninama između njih. Kod sporije rotirajućih pulsara takvo se ponašanje bilježi u samo oko 3 posto slučajeva. Razlika je tolika da se više ne može smatrati tek neobičnom iznimkom.

Još je zanimljivije to što se mnogi od tih odvojenih radijskih pulseva savršeno poklapaju s bljeskovima gama-zraka koje je zabilježio NASA-in satelit Fermi. To snažno upućuje na zaključak da obje vrste zračenja nastaju u istom ekstremnom području oko pulsara.

Nova slika mrtvih zvijezda

Autori zato smatraju da milisekundni pulsari radio valove ne stvaraju samo blizu magnetskih polova, kako se dugo vjerovalo, nego i mnogo dalje, u području izvan granice na kojoj magnetsko polje još može pratiti iznimno brzu vrtnju zvijezde. Upravo se ondje, u zoni snažnih struja nabijenih čestica, po svemu sudeći stvara i dio radio emisije koji dosadašnji modeli nisu mogli objasniti.

Ovisno o tome iz kojeg smjera promatramo pulsar, moguće je vidjeti emisiju iz blizine površine, iz tog udaljenijeg vanjskog područja ili iz oba izvora istodobno. Upravo bi to moglo objasniti zašto radijski profili nekih milisekundnih pulsara već godinama djeluju isprekidano i zašto ih je tako teško protumačiti. Isti model pomaže i pri objašnjavanju polarizacije radio valova, odnosno njihove usmjerenosti, s kojom astronomi već dugo imaju problema.

Posljedice tog otkrića sežu dalje od samog pitanja gdje signal nastaje. Ako radio emisija nije ograničena na uzak stožac blizu magnetskih polova, nego se širi u znatno većem rasponu smjerova, moguće je da postoji više uočljivih pulsara nego što se dosad mislilo. Istraživanje ujedno sugerira da gotovo svi milisekundni pulsari koji emitiraju gama-zrake vjerojatno odašilju i radio valove, premda ti signali katkad ostaju preslabi ili preteško uočljivi.

To, međutim, otvara novi teorijski problem. Treba objasniti kako stabilni radijski pulsevi mogu nastajati tako daleko od zvijezde, u iznimno turbulentnom i ekstremnom okruženju. Rezultati rada, objavljenog u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, upućuju na to da su te sićušne, munjevito brze zvijezde složenije nego što se mislilo. Ne emitiraju samo iz blizine svoje površine nego i s krajnjeg ruba svojega magnetskog dosega.