Nakon više od 15 godina bez zabilježenih promjena, mladi pulsar PSR J1637−4642 triput je naglo ubrzao svoju rotaciju. Astronomi su promjene pronašli u arhivi opažanja australskog radioteleskopa Murriyang, poznatog i kao Parkes, i tako dobili rijedak uvid u procese koji se odvijaju u unutrašnjosti neutronske zvijezde.
Pulsari su neutronske zvijezde koje se okreću velikom brzinom i prema Zemlji šalju pravilne bljeskove radiovalova. PSR J1637−4642 okrene se jednom u 154 milisekunde, a procjenjuje se da je star oko 41.000 godina. U kozmološkim razmjerima to je vrlo mlad objekt, ali je nakon otkrića dugo izgledao neobično mirno.
Tri nagla ubrzanja
Istraživači su analizirali 15,5 godina mjerenja, od veljače 2009. do listopada 2024. U podacima su pronašli tri takozvana „glitcha” – kratka, nagla povećanja brzine rotacije pulsara.
Prvi i najjači dogodio se oko 2018. godine. Frekvencija rotacije tada se povećala za oko 17,54 mikroherca, što odgovara promjeni od približno 2,7 milijuntinki. Drugi događaj zabilježen je otprilike tri godine poslije, a treći oko 2,7 godina nakon njega. Ta su dva ubrzanja bila slabija, ali su pokazala da prvi događaj nije bio izolirani slučaj.
Nakon najjačeg ubrzanja dio promjene nije ostao trajan. Rotacija se tijekom približno 102 dana postupno prilagođavala novom stanju. Takvo opuštanje odgovara modelu u kojem se dio impulsa najprije prenese iz unutrašnjosti zvijezde na njezinu krutu koru, a zatim se sustav polako vraća prema ravnoteži.
Što se događa ispod kore
Neutronske zvijezde nastaju nakon eksplozije masivne zvijezde. Njihova je masa usporediva sa Sunčevom, ali je stiješnjena u kuglu promjera svega nekoliko desetaka kilometara. Gustoća u takvom objektu toliko je velika da se protoni i elektroni u velikoj mjeri pretvaraju u neutrone.
U unutarnjoj kori zvijezde neutronska tvar može se ponašati kao superfluid. Za razliku od obične tekućine, superfluid može teći bez viskoznosti. Modeli pulsarskih ubrzanja pretpostavljaju da superfluid pohranjuje kutni moment, a zatim ga u kratkom događaju preda kori zvijezde. Kora se tada počne okretati malo brže, što astronomi prepoznaju kao glitch.
Modeliranje prvog događaja upućuje na to da je približno 1,9 posto momenta tromosti pulsara povezano sa superfluidnim materijalom u unutarnjoj kori. To nije izravno mjerenje unutrašnjosti zvijezde, nego zaključak izveden iz načina na koji se rotacija mijenjala nakon ubrzanja.
Mirni pulsari nisu nužno neaktivni
Pulsari koji desetljećima ne pokazuju nagla ubrzanja često se smatraju stabilnima. Novi rezultat pokazuje da takva slika može biti varljiva. Promjene se mogu nakupljati godinama, a zatim postati vidljive tek kada se kutni moment naglo prenese na koru.
Autori u radu objavljenom u časopisu Astrophysical Journal Letters navode da PSR J1637−4642 pripada sve većoj skupini mladih pulsara koji nakon dugog razdoblja prividnog mirovanja pokazuju snažne glitchove. Daljnja mjerenja trebala bi pokazati ponavlja li se obrazac i koliko često zvijezda prelazi između različitih stanja.
PSR J1637−4642 tako se pridružuje nizu neobičnih pulsara, među kojima su i objekti opisani u pregledu deset neobičnih i egzotičnih pulsara.
