Pulsar koji se okrene više od 300 puta u sekundi izgledao je kao da usporava neuobičajeno brzo. Astronomi su sada taj neobičan ritam povezali s gravitacijom treće zvijezde: PSR J0435+3233 pripada rijetkom sustavu u kojem oko zajedničkog središta kruže pulsar, bijeli patuljak i udaljenija zvijezda nalik Suncu.
Promjene u dolasku impulsa nisu samo mjera rotacije. Ako se njihov izvor ubrzano udaljava od Zemlje, razmaci između primljenih signala rastu, pa pulsar može izgledati kao da gubi brzinu mnogo brže nego što se to stvarno događa. Upravo je takav učinak pomogao otkriti udaljenog pratitelja.
Tim Z. L. Yanga s Nacionalnih astronomskih opservatorija Kineske akademije znanosti i suradničkih ustanova u radu objavljenom 8. listopada u časopisu The Astrophysical Journal Letters povezao je gotovo pet godina radijskih mjerenja s arhivskim podacima u drugim dijelovima spektra.
Jedan krug u osam dana, drugi za više od 70 godina
Pulsari su neutronske zvijezde, izrazito gusti ostaci masivnih zvijezda koje su eksplodirale. Njihovi snopovi zračenja pri rotaciji prelaze preko neba. Kad snop zahvati Zemlju, teleskop bilježi impuls, što omogućuje vrlo precizno praćenje njihova gibanja i vrtnje.
Impulsi PSR J0435+3233 razmaknuti su oko 3,2 milisekunde. Njegov je bliski pratitelj helijev bijeli patuljak, s kojim obilazi gotovo kružnu putanju za osam dana. No taj par ne objašnjava sve promjene koje su astronomi mjerili.
U novoj analizi ponovno su obrađene 192 opservacije kineskog radioteleskopa FAST. Usporedba promjena frekvencije impulsa i frekvencije orbitalnog gibanja unutarnjeg para pokazala je da na cijeli unutarnji par djeluje isti vanjski gravitacijski utjecaj.
U arhivskim optičkim i infracrvenim podacima istraživači su pronašli zvijezdu koja je na nebu vrlo blizu položaju pulsara i ima slično vlastito gibanje. Njezina svojstva upućuju na tijelo mase usporedive sa Sunčevom, dovoljno udaljeno od unutarnjeg para da ga obilazi po mnogo široj putanji.
Podaci NASA-ina satelita Fermi omogućili su i detekciju impulsa gama-zračenja. Kad su te podatke povezali s radijskim mjerenjima i podacima o vidljivoj zvijezdi, autori su dobili izduženu vanjsku orbitu s periodom od približno 73,5 godina.
Dvije analize podupiru isti osnovni zaključak
Trostruku prirodu sustava podupire i neovisna analiza Paula Freirea i suradnika, prihvaćena za časopis Astronomy & Astrophysics. Njihov model također povezuje prividno brzo usporavanje s trećim tijelom na širokoj, približno sedamdesetogodišnjoj orbiti.
Procjene svojstava vanjske zvijezde ipak se razlikuju. Yangov tim opisuje je kao poddiva nalik Suncu, dok Freireovi suradnici zaključuju da je riječ o zvijezdi tipa F koja još sagorijeva vodik u jezgri. Budući da mjerenja obuhvaćaju samo dio njezina dugog obilaska, geometrija sustava i stvarna stopa usporavanja pulsara još nisu konačno određene.
Freireova analiza pokazuje da je stvarno usporavanje najmanje stotinu puta slabije od prividnog, u skladu s ponašanjem drugih milisekundnih pulsara. Razlika dobro pokazuje zašto se u tumačenju impulsa mora odvojiti promjena rotacije od učinka gibanja cijelog izvora.
Pulsari mogu doživjeti i stvarne nagle promjene vrtnje, poput triju ubrzanja zabilježenih kod drugog pulsara. Ovdje je, međutim, ključan gravitacijski utjecaj udaljenog pratitelja na ritam dolaska signala.
Kako je trojac ostao na okupu nakon eksplozije?
Sustav se nalazi izvan gustoga zvjezdanog skupa, gdje bi bliski susreti mogli naknadno spojiti zvijezde u neobične kombinacije. Yang i suradnici razmatraju mogućnost da su sve tri zvijezde nastale zajedno i ostale gravitacijski povezane tijekom razvoja najmasivnije članice.
Prema njihovu scenariju, eksplozija je najprije ostavila neutronsku zvijezdu. Ona je poslije preuzimala materijal od bliske pratiteljice i ubrzala rotaciju, dok je pratiteljica završila kao helijev bijeli patuljak. Udaljenija zvijezda ostala je izvan tog prijenosa materijala.
Takav opstanak nije jednostavan. U početnom modelu autora samo je oko 35 posto simuliranih sustava ostalo povezano čak i bez dodatnog trzaja novonastale neutronske zvijezde. Taj se rezultat odnosi na odabrane početne uvjete, a ne na sve trojne sustave.
Daljnja spektroskopska mjerenja vanjske zvijezde i dulje praćenje impulsa trebali bi suziti procjene masa i nagiba orbita. Time bi se preciznije rekonstruirala povijest sustava, ali i provjerilo može li njegova gravitacijska dinamika poslužiti za osjetljivije testove teorije gravitacije.
