Астрономы давно проявляют интерес к бинарным системам, которые периодически генерируют мощные всплески радиосигналов с интервалами в несколько минут. Эти импульсы значительно длиннее, чем характерные для быстро вращающихся нейтронных звезд (пульсаров), которые производят свои сигналы с периодом в считанные секунды. Ученые предполагали, что интенсивные радиолучи (мазеры) в таких системах возникает из-за взаимосвязи между белым карликом и красным карликом типа M, однако оставалось много вопросов о механизмах, стоящих за этим процессом.
Калифорнийские исследователи из Калтеха провели новое исследование, которое, используя суперкомпьютерные симуляции, впервые наглядно показало, как взаимодействие этих бинарных пар приводит к созданию мазеров, направляющих радиоволны в космос. В частности, работа детализировала, как известный процесс, названный нестабильностью циклотрона электронов (ECMI), вызывает радиовсплески. Результаты исследования, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal Letters, открывают новый способ создания вычислительных моделей радиовыпусков от бинарных систем с взаимодействующими белыми карликами.
Наша звезда и ее двойник
Изучение было проведено исследователями Ииси Чжуном и Элиасом Р. Мостом, членами группы теоретической астрофизики ТАПИР и Института теоретической физики Уолтера Бёрка при Калтехе. Чжун — постдокторант по теоретической астрофизике, а Мост — ассистент профессора теоретической астрофизики. Интересно, что радиовсплески, наблюдаемые в системах белый карлик — красный карлик (WD-MD), напоминают радиовыпуски, которые наблюдаются между Юпитером и его внутренним «галилеевым» спутником Ио. Астрономы впервые зарегистрировали эти радиовсплески в 1955 году и были озадачены, какие механизмы могли бы их вызывать.
В 1969 году ученые Калтеха Питер Голдрайх, профессор Ли А. Дюбридж и Дональд Линден-Белл частично разгадали эту загадку, предложив, что между двумя телами создается мощный ток, когда Ио проходит через магнитное поле Юпитера. Они предположили, что орбитальное движение порождает миллионамперный ток между Ио и магнитосферой Юпитера в форме трубы. Это предсказание было позже подтверждено непосредственной спутниковой съемкой, а другие исследования показали, как эти токи активируют радиоволны.
Разгадывая механизм
В своей работе Чжун и Мост изучили, как тот же механизм ECMI может приводить к радиовсплескам в двух известных системах WD-MD: GLEAM-X J0704–37 и ILT J1101+5521. Первая система была ранее подтверждена исследователем Калтеха Антоном Родригесом как такая, что получает энергию от ECMI. В процессе орбитального движения белого карлика и красного карлика (каждые два часа) генерируется мощный ток, который питает ECMI. Когда электроны в этом токе становятся нестабильными относительно ECMI, возникает мазер.
Подобно пульсару, мазер не выключается, но становится видимым, когда он пересекает линию взгляда наблюдателя, создавая иллюзию импульсов. Как пояснил Мост:
«Электроны становятся коллективно нестабильными и начинают танцевать вокруг линий магнитного поля, как это делают танцоры в венском вальсе. Результаты подтверждают, что теория Питера Голдрайха и Дональда Линден-Белла о Юпитере и Ио применима и за пределами планет нашей солнечной системы. Мы показали, что этот механизм в 10 раз более эффективен, чем считалось ранее.»
Комментарий SpaceDiscover
Исследование, проведенное командой Калтеха, открывает новые горизонты в понимании динамики бинарных звездных систем. Учитывая, что нестабильность циклотрона электронов объясняет как радиовсплески в системах белый карлик — красный карлик, так и в планетарных системах, это исследование может служить основой для дальнейших теоретических обоснований и наблюдений. Важно отметить, что расширение таких моделей может привести к новым открытиям в области астрофизики и радиоастрономии.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
