|
Пульсар раскрывает невидимые структуры
|
|
|
|
Мерцающие звезды на ночном небе не просто красивы. Их мерцание раскрывает нечто о изменяющихся температурах и плотностях в слоях земной атмосферы, которые преломляют свет, приближающийся к нам. Некоторые остатки звезд, излучающие радиоволны, могут демонстрировать очень похожий эффект.
|
|
|
|
Хотя их радиоволны — имеющие большую длину волны, чем видимый свет — могут проникать в земную атмосферу почти беспрепятственно, они рассеиваются разреженным газом между звездами. Таким образом, их мерцание — известное как сцинтилляция — дает уникальные представления о межзвездном пространстве.
|
|
|
|
Международная группа под руководством Тима Спренгера из Института радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR) измерила мерцающее радиоизлучение от объекта, используя инновационную методику наблюдения. Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
|
|
|
|
Мерцающие остатки звёзд
|
|
|
|
Сцинтилляция происходит только в точечных источниках, поэтому далёкие звёзды мерцают, а планеты — нет. В радиоспектре мерцание можно наблюдать в пульсарах — остатках массивных звёзд. Они относятся к числу самых компактных объектов во Вселенной: масса целой звезды сжата в сферу диаметром с крупный город.
|
|
|
|
Радиосигналы, излучаемые пульсарами, колеблются по яркости из-за сцинтилляции, и их положение на небе кажется размытым. Пульсар, наблюдаемый в данном исследовании, является лишь вторым, в котором искажение, вызванное сцинтилляцией, удалось непосредственно визуализировать.
|
|
|
|
|
|
|
Неожиданно прямая линия
|
|
|
|
Исследовательская группа под руководством Тима Спренгера наблюдала пульсар, обозначенный как PSR B1508+55, расположенный на расстоянии около 7000 световых лет в созвездии Дракона. На изображении с длительной выдержкой пульсар выглядит искажённым в линию.
|
|
|
|
«Обычно предполагается, что пульсар искажен случайными флуктуациями плотности и превращается в размытый диск. Вместо этого межзвездная среда здесь, по-видимому, образует упорядоченные структуры с предпочтительной ориентацией», — объясняет ведущий автор Тим Спренгер. Это могут быть, например, параллельные нити или тонкие, сложенные слои.
|
|
|
|
Точно, как выглядят эти структуры в данном случае, пока неясно. Отчасти это связано с тем, что наблюдаемое рассеяние, которое они вызывают, очень мало в астрономическом масштабе и его трудно наблюдать. Особый интерес представляют небольшие неровности в прямой линии рассеяния.
|
|
|
|
«Наблюдение контраста между основным линейным изображением и его комплексными отклонениями завораживает. Это заставляет нас задуматься: что представляют собой микроскопические структуры, которые их создали — структуры, которые ускользают от нашего нынешнего представления о межзвездной среде?» — добавляет соавтор Сюнь Ши из Университета Юньнань в Китае. Используя модельные расчеты, по крайней мере, можно определить, что межзвездное облако расположено примерно в 430 световых годах от Земли.
|
|
|
|
Новая методика наблюдения
|
|
|
|
Сцинтилляция пульсара вызывает настолько малые изменения положения, что их невозможно пространственно разрешить с помощью отдельных телескопов. Поэтому исследователи использовали сложную методику наблюдения и два самых мощных в мире радиотелескопа: 100-метровый Эффельсбергский радиотелескоп в Германии и 500-метровый сферический радиотелескоп с апертурой (FAST) в Китае. Из-за движения Земли, когда оба телескопа одновременно направлены на PSR B1508+55, их положение значительно меняется со временем.
|
|
|
|
Это означает, что в течение дня иногда один телескоп, а иногда другой, первым наблюдает одно и то же мерцание, в зависимости от того, какой из телескопов — немецкий или китайский — в данный момент направлен больше в сторону движения Земли. На основе этого можно рассчитать изображение.
|
|
|
|
Соавтор Олаф Вукниц отмечает: «Благодаря большому расстоянию между двумя радиотелескопами и движению Земли относительно наблюдаемых структур, мы смогли достичь разрешения, недостижимого при использовании любой другой методики в наблюдаемом диапазоне частот».
|
|
|
|
На более высоких частотах сопоставимое разрешение может быть достигнуто путем объединения множества телескопов по всему миру в виртуальный телескоп. Это технически сложно, и полученные данные необходимо сопоставлять в ходе трудоемкого процесса.
|
|
|
|
«Использованная нами методика наблюдений не предъявляет высоких требований к инфраструктуре. Она работает с локально обработанными наборами данных, которые мы смогли объединить с помощью наших стандартных ноутбуков», — сообщает Спренгер. После этого успеха запланированы наблюдения дополнительных пульсаров. Это должно раскрыть больше информации о невидимых структурах межзвездной среды.
|
|
|
|
Майкл Крамер, исполнительный директор MPIfR, отмечает, что FAST в настоящее время является самым чувствительным телескопом в мире, подчеркивая: «Эта прекрасная работа демонстрирует, чего можно достичь, когда два самых мощных инструмента в мире работают вместе. Оба телескопа великолепны, но их редкое сочетание намного лучше».
|
|
|
|
Источник
|
