Астрономи нарешті змогли пояснити незвичайний “зеброподібний” сигнал, що випромінюється пульсаром Краба, використовуючи модель дифракції радіохвиль у плазмі магнітосфери нейтронної зірки. Ця знахідка відкриває нові шляхи для вивчення екстремальних астрофізичних явищ. Дослідження опубліковане в Physical Review Letters.
Пульсар Краба є залишком вибуху наднової, що стався в 1054 році нашої ери, та був зафіксований спостерігачами з різних культур. Розташована на відстані близько 6200 світлових років від Землі, ця нейтронна зірка демонструє яскраві регулярні імпульси, які випромінюються зі швидкістю близько 30 разів на секунду. Вперше зірку виявили у 1960-х роках, і з того часу вона стала об’єктом численних досліджень.
Особливою загадкою був так званий “зеброподібний” сигнал, виявлений у 2007 році. Цей високочастотний імпульс (5–30 гігагерц) характеризується зигзагоподібними смугами, що не спостерігалися в інших пульсарах. Михайло Медведєв, астрофізик-теоретик з Університету Канзасу, запропонував пояснення, яке базується на явищі дифракції. Він використав дані багаторічних спостережень і створив модель, що враховує взаємодію радіохвиль із неоднорідною плазмою магнітосфери.
Модель показала, що радіохвилі, проходячи через області різної щільності плазми, дифрагували, створюючи інтерференційні картини. Низькі частоти взаємодіяли з більш віддаленими областями магнітосфери, формуючи ширші смуги, тоді як високі частоти створювали більш вузькі структури. Таким чином, дивний сигнал пульсара є наслідком конструктивної та деструктивної інтерференції радіохвиль у середовищі з динамічно змінною щільністю.
Крабовий пульсар є унікальним об’єктом, який дозволяє вивчати властивості екстремальних умов Всесвіту. Його магнітне поле та висока енергія випромінювання забезпечують виняткові можливості для перевірки теоретичних моделей. За словами Медведєва, результати дослідження можуть бути застосовані не лише до пульсарів, але й до інших об’єктів, зокрема подвійних систем нейтронних зірок, які є важливими для тестування загальної теорії відносності.
Це відкриття також надає нові інструменти для вимірювання характеристик плазми в магнітосферах пульсарів. Дослідження щільності плазми та її змін на різних відстанях від зірки може розширити наше розуміння природи цих екстремальних об’єктів.
Крабовий пульсар залишається одним із найбільш вивчених пульсарів, але його поведінка все ще приховує багато загадок. Медведєв зазначає, що, попри унікальність цього об’єкта, його відкриття може мати значення для десятків інших молодих і високоенергетичних пульсарів. Наприклад, подібні моделі можуть бути використані для вивчення магнітосфер старіших пульсарів або систем, де пульсари взаємодіють із акреційними дисками чи сусідніми зірками.
Таким чином, дослідження пульсара Краба відкриває нові горизонти для вивчення Всесвіту, допомагаючи розгадати складні фізичні явища та розвивати астрофізичні методи спостережень.