«Черные вдовы» – двоичные системы, в которых вокруг главной нейтронной звезды-пульсара обращается субзвезда-компаньон – коричневый карлик. С определенной периодичностью звезда вспыхивает, выбивая с поверхности коричневого карлика смесь ионизированного и ненамагниченного газа.

Именно такой момент удалось зафиксировать астрономам, которые наблюдали в радиотелескоп «Аресибо» за одним из самых массивных пульсаров во вселенной – PSR B1957+20. Система расположена в 6,5 тысяч световых лет от Земли в созвездии Стрелы, а звезду и коричневый карлик разделяют всего 2 миллиона километров. Последний делает оборот вокруг пульсара за девять земных часов и всегда обращен к нему одной стороной. В результате интенсивное воздействие пульсара нагревает одну сторону относительно холодного коричневого карлика до температуры в 6 тысяч градусов Цельсия – примерно до температуры Солнца. Такое воздействие постепенно полностью уничтожит его компаньона.

Ученые из Американского Агентства NASA обнаружили довольно агрессивные странные пульсары, которые словно жестокие и коварные пауки Черные Вдовы, поедают свою пару. Именно такое явление наблюдалось в бинарной системе пульсаров PSR J1311-3430, которая была обнаружена в 2012 году. Эта пара примечательна тем, что содержит одни из самых тяжелых из всех известных на сегодняшний день нейтронных звезд. Как раз один из этих пульсаров и является черной вдовой. Он находится в процессе пожирания, то есть поглощения, своей пары.

По словам американских астрономов, в общей сложности они обнаружили как минимум 18 пульсаров, которые относятся к типу Черных Вдов. Правда, это неформальное название, но каждый из этих нейтронных звезд разрывает и безжалостно поглощает своего компаньона. 

При помощи телескопа Ферми, ученые исследовали бинарную систему пульсаров PSR J1311-3430 (или попросту J1311) в видимом волновом диапазоне. Эту систему ученые отнесли к новой системе Черной Вдовы. Пульсар постоянно подогревает как яичницу на сковородке свою звезду-компаньона. Исследования показывают, что сторона звезды, которая находится со стороны пульсара нагревается до температуры 12000 градусов Цельсия. В то же время температура другой стороны страдающей звезды достигает всего 2700 градусов Цельсия. Звезда медленно погибает. Ее убивает жестокий пульсар-компаньон.

B1957+20 (Пульсар Чёрная Вдова) – миллисекундный пульсар, является частью двойной системы в созвездии Стрелы. Обнаружен в 1988 году. Является первым обнаруженным пульсаром.

Он обращается с коричневый карликом компаньоном с периодом 9,2 часа. Период затмения составляет около 20 минут. Наиболее распространенное теоретическое объяснение системы подразумевает, что спутник разрушается гравитацией нейтронной звезды (полость Роша), за что пульсар и получил прозвище Черная Вдова. После этого, другие объекты со сходными характеристиками были обнаружены, и название было применено к классу миллисекундных пульсаров с аблирующей компаньона.

Позднейшие наблюдения объекта позволили обнаружить головную ударную волну в H-alpha и меньший степени в рентгеновском диапазоне (космический телескоп «Чандра»), указывая на скорость звездного ветра около миллиона километров в час.

Сигналы быстровращающейся ультраплотной звезды переделали в красивые мелодии, в которых можно услышать «крики помощи» ее погибающего компаньона. Эта быстровращающаяся нейтронная звезда – пульсар – испускает потоки излучения из двух горячих точек на своей поверхности. Пульсар PSR B1957+20 находится в 6,5 тысячи световых лет, и у него есть холодный легковесный компаньон – коричневый карлик.

Звезда-компаньон расположена всего в двух миллионах километров от пульсара. Этот коричневый карлик находится в приливном захвате нейтронной звезды, подобно тому, как Луна гравитационно привязана к Земле. Другими словами, карлик постоянно обращен к пульсару одним и тем же полушарием. Из-за малого расстояния звезда-компаньон перманентно подвергается радиационной бомбардировке со стороны ультракомпактного объекта.

Когда пульсар «сдувает» материал с поверхности компаньона, он создает вокруг него «хвост» из газа, похожий на хвост кометы. Это, в свою очередь, действует как увеличительное стекло, помогая исследователям лучше рассмотреть пульсар, осветлив его импульсы. Работа, посвященная этому исследованию, написана Робертом Мэйном из Торонтского университета и опубликована в журнале Nature в мае 2018 года. Согласно Мэйну, при прохождении через «хвост» коричневого карлика луч пульсара становится в 40 раз ярче.

При помощи радиотелескопа «Аресибо» в Пуэрто-Рико ученые сумели зарегистрировать радиоизлучение пульсара и конвертировать его в звук. Их работа показала, что пульсар в основном стабильно гудит на ноте ми-бемоль, хотя иногда и происходят «всплески» звука – например, при усилении радиоизлучения при проходе через «хвост» коричневого карлика.

Мэйн работал вместе с Мэттом Руссо, исследователем из Канадского института теоретической астрофизики в Торонто. Вместе они конвертировали сигналы «Черной вдовы» в интересную композицию. «Серия усилений немного похожа на азбуку Морзе, будто коричневый карлик пытается подать сигнал S.O.S.», – написал Руссо в письме порталу Space.com.

Радиоволны, создаваемые пульсаром, искажаются окружающим его материалом. Наблюдения показывают, что этот материал может действовать как линза, фокусируя волны и увеличивая яркость пульсара.

Наблюдения за пульсаром в созвездии Стрелы с помощью 305-метрового радиотелескопа в обсерватории Аресибо показали, что вещество, выбиваемое потоком его заряженных частиц с поверхности компаньона, действует как природная линза, в результате чего астрономы могут в значительно больших деталях рассмотреть источник излучения. 

Почти все знания о Вселенной мы приобрели благодаря телескопам, собирающим электромагнитные волны от астрономических объектов. На своем пути до Земли эти волны могут искажаться и поглощаться, давая ценную информацию о невидимом материале, который находится между звездами и галактиками. Пульсары, генерирующие лучи радиоволн, давно известны как отличные объекты для зондирования межзвездного вещества.

Наблюдения за одним из таких объектов – миллисекундным пульсаром PSR B1957+20, также известным как Черная вдова – указали на удивительное свойство смеси ионизированного и ненамагниченного газа, который он выбивает со своего компаньона, коричневого карлика.

Когда лучи радиоволн проходят через края этого облака, они становятся до 80 раз ярче на определенных радиочастотах. Ученые предполагают, что плазменный хвост действует как линза, увеличивая наблюдаемую яркость пульсара в течение коротких периодов времени.

Объект PSR B1957+20 интересен тем, что он, возможно, является самым массивным пульсаром из известных, и дальнейшие исследования по точному измерению его массы поможет понять, как материя ведет себя в экстремальных условиях и насколько массивной может быть нейтронная звезда.

В дополнение к наблюдениям с невероятно высоким разрешением результат может быть ключом к природе таинственных явлений, известных как быстрые радиовсплески (FRB).