Udaljeni pulsar pod oznakom J1023 već godinama zbunjuje astronome. Sada su, zahvaljujući NASA-inom teleskopu IXPE, konačno otkrili što stoji iza njegovog čudnog ponašanja — ali odgovor je sve samo ne očekivan.
J1023 je iznimno rijetak svemirski objekt. Riječ je o neutronskoj zvijezdi koja rotira stotinama puta u sekundi i istovremeno usisava materijal iz svoje manje zvjezdane pratiteljice. Ova kombinacija stvara akrecijski disk — sloj vrelog plina koji se vrti oko neutronske jezgre. No, ono što J1023 čini osobitim jest njegova “dvostruka narav”.
U nekim fazama ponaša se poput klasičnog radiopulsara koji emitira ritmične signale. U drugima ulazi u aktivno stanje u kojem privlači plin iz svoje pratiteljice i intenzivno zrači u višim energijama. Znanstvenici ovakve objekte nazivaju prijelaznim milisekundnim pulsarima. I to ih čini savršenim prirodnim laboratorijima.
“Ovakvi sustavi omogućuju nam da izbliza pratimo kako neutronske zvijezde mijenjaju ponašanje i što se događa u njihovoj neposrednoj okolini,” kaže Maria Cristina Baglio iz Nacionalnog instituta za astrofiziku u Italiji, voditeljica istraživanja objavljenog u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Rendgensko zračenje s… pogrešnog mjesta?
Glavno pitanje bilo je jednostavno: odakle točno dolazi snažno rendgensko zračenje koje dolazi iz ovog sustava?
Do sada se pretpostavljalo da je izvor upravo akrecijski disk — vreli plin koji pada prema neutronskoj zvijezdi. No podaci teleskopa IXPE otkrivaju drukčiju priču. Rendgenske zrake zapravo dolaze iz “pulsarskog vjetra” — struje nabijenih čestica, magnetskih polja i udarnih valova koji izbijaju iz same zvijezde i sudaraju se s okolnim materijalom.
Taj nalet energije uzrokuje svjetlosne emisije koje su mjerljive u rendgenskom dijelu spektra, ali i u vidljivoj svjetlosti.
Polarizacija otkriva izvor
Kako bi to potvrdili, znanstvenici su mjerili polarizaciju svjetlosti — orijentaciju njezinih valova — u više valnih duljina. IXPE je jedini teleskop u orbiti sposoban mjeriti polarizaciju u rendgenskom spektru, a podaci su uspoređeni s opažanjima u vidljivom svjetlu koje je prikupio Europski južni opservatorij u Čileu.
Rezultat je bio iznenađujuće jasan: i rendgenska i vidljiva svjetlost imale su gotovo identičan kut polarizacije. To znači da dolaze iz istog fizičkog procesa.
“To je čvrst dokaz da se radi o jedinstvenom mehanizmu, a ne više njih”, rekao je Francesco Coti Zelati iz Instituta za svemirske znanosti u Barceloni, suvoditelj istraživanja.
Udar na dosadašnje modele
Nova interpretacija proturječi standardnim modelima binarnih pulsara. Prema dosadašnjim teorijama, glavni izvor rendgenskog zračenja trebao je biti disk plina koji se zagrijava dok pada prema neutronskoj zvijezdi. No sada se pokazuje da najveći udio energije zapravo dolazi iz vjetra koji izbacuje sama zvijezda.
“IXPE je ranije proučavao izolirane pulsare i već smo vidjeli da pulsarski vjetar može dominirati u rendgenskom spektru,” objašnjava Philip Kaaret iz NASA-inog centra Marshall. “Ovi novi podaci pokazuju da to vrijedi i za binarne sustave.”
Uz IXPE, u istraživanju su sudjelovali i NASA-ini teleskopi NICER i Swift, kao i Very Large Array u Novom Meksiku. Svaki od njih dao je djelić slagalice koja je sada prvi put složena.
Što je zapravo pulsarski vjetar?
Pulsarski vjetar nije metafora — riječ je o stvarnom fizikalnom fenomenu u kojem neutronska zvijezda izbacuje ogromne količine plazme pri gotovo svjetlosnoj brzini. Taj tok sadrži elektrone, pozitrone i snažna magnetska polja, a kad udari u okolni materijal, stvara udarne valove i zračenje u više dijelova spektra.
U slučaju J1023, taj vjetar sudara se s akrecijskim diskom, stvarajući rendgenske fotone u količinama koje su mjerljive i na udaljenosti od tisuća svjetlosnih godina. I to na način koji do sada nije bio zabilježen kod binarnih pulsara.
Znanstvenici sada žele usporediti ponašanje J1023 s drugim pulsarima, uključujući one koji su potpuno izolirani te one koji stvaraju poznate pulsarske maglice, poput one u zviježđu Bika. Cilj je razjasniti ulogu pulsarskog vjetra u različitim okolnostima i razraditi preciznije modele koji mogu objasniti proizvodnju zračenja u ekstremnim uvjetima.
“Još ne znamo sve, ali sad znamo gdje treba gledati,” kaže Baglio. “Svaki ovakav rezultat nas približava odgovoru na pitanje kako zapravo funkcioniraju ove zvijezde koje su nekad bile veće od Sunca, a danas stanu u jedan grad.”
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
