Pulzar PSR J0108-1431 – starý, ale jarý

Röntgenové observatórium Chandra, patriace NASA, objavilo najstarší osamelý pulzar detegovaný v oblasti röntgenového žiarenia. Tento veľmi starý a exotický objekt sa zdá byť prekvapivo aktívny. Pulzar s označením PSR J0108-1431 (skrátene J0108) je starý približne 200 miliónov rokov. Medzi izolovanými pulzarmi – teda tými, ktoré neboli roztočené na vyššie otáčky v dvojhviezdnych sústavách – je viac než 10 krát starší než predchádzajúci držiteľ rekordu detegovaný v oblasti röntgenového žiarenia. Vo vzdialenosti 770 svetelných rokov je to zároveň aj jeden z najbližších známych pulzarov. Pulzary vznikajú keď kolabujú hviezdy oveľa hmotnejšie než Slnko po výbuchu supernovy, pričom zanechajú maličké, neuveriteľne husté jadro, známe ako neutrónová hviezda. Pri svojom zrode tieto neutrónové hviezdy obsahujúce najhustejší známy materiál vo vesmíre (hustota až miliardy ton na centimeter kubický), rotujú veľmi rýchlo okolo svojej osi – až niekoľko stoviek otáčok za sekundu. Keďže rotujúce zväzky ich lúčov pozorujeme ako záblesky, pulzy žiarenia, podobne ako lúče majákov, astronómovia ich nazvali „pulzary“. Astronómovia pozorujú postupné spomaľovanie rotácie pulzarov na úkor ich vyžarovanej energie. Rádiové pozorovania pulzaru J0108 ukazujú, že sa jedná o jeden z najstarších a najslabších pulzarov, ktorý rotuje len o niečo rýchlejšie než jedna otáčka za sekundu. Prekvapenie ale prišlo, keď tím astronómov vedený Georgom Pavlovom (Penn State University), pozoroval tento pulzar v röntgenovej oblasti pomocou družice Chandra. Zistili, že vysiela oveľa viac röntgenového žiarenia, než sa očakávalo vzhľadom na jeho pokročilý vek. Časť energie pulzaru J0108 sa stráca pri spomaľovaní jeho rotácie okolo osi a premieňa sa na röntgenové žiarenie. Účinnosť tohto procesu pre pulzar J0108 je vyššia než pre akýkoľvek iný doteraz známy pulzar. „Tento pulzar pumpuje von vysoko energetické žiarenie oveľa účinnejšie než jeho mladší bratranci,“ povedal Pavlov. „Takže, hoci ako starne, zreteľne slabne, ešte stále viac než len drží krok s mladšími generáciami.“ Je pravdepodobné, že v pulzare J0108 vzniká röntgenové žiarenie dvoma spôsobmi: vyžarovanie časticami pohybujúcimi sa po špirálach v magnetických poliach a vyžarovaním z vysoko zohriatych oblastí v okolí magnetických pólov neutrónovej hviezdy. Zmeranie teploty a veľkosti týchto horúcich oblastí umožní preniknúť do výnimočných vlastností povrchu neutrónovej hviezdy a do procesu urýchľovania nabitých častíc pulzarom. Mladšie, jasné pulzary pozorované rádioteleskopmi aj röntgenovými ďalekohľadmi nie sú reprezentatívne pre celú populáciu týchto objektov, takže pozorovanie takých pulzarov ako J0108 pomôže astronómom preskúmať väčší rozsah ich vlastností. Vo svojom pokročilom veku je pulzar J0108 blízko tzv. „hranice smrti pulzaru“, kde sa očakáva, že sa jeho pulzné žiarenie vypne a bude oveľa ťažšie, ak nie nemožné, pulzar pozorovať. „Môžeme teraz skúmať vlastnosti tohto pulzaru v režime, kde mimo rádiovej oblasti nebol pozorovaný žiadny iný pulzar,“ hovorí spoluautor Oleg Kargaltsev (University of Florida). „Aby sme porozumeli vlastnostiam „zomierajúceho pulzaru“, je dôležité študovať jeho röntgenové žiarenie. Náš objav, že veľmi starý pulzar môže byť takým efektívnym zdrojom röntgenového žiarenia, dáva nádej na objav nových blízkych pulzarov tohto druhu objavom ich röntgenovej emisie.“ O pozorovaniach z röntgenovej družice Chandra informoval Pavlov so spolupracovníkmi v januári 2009 v časopise The Astrophysical Journal. Avšak zvláštna podstata pulzaru J0108 nebola celkom zjavná, až pokým nebola zverejnená informácia o novej hodnote jeho vzdialenosti v dizertačnej práci Adama Dellera (Swinburne University, Austrália). Nová vzdialenosť je väčšia a presnejšia než vzdialenosť použitá v práci z pozorovaní z družice Chandra a ukazuje, že pulzar J0108 je v röntgenovej oblasti jasnejší, než sa doteraz myslelo. „Náhle sa tento pulzar stal držiteľom rekordu za svoju schopnosť produkovať röntgenové žiarenie,“ hovorí Pavlov, „a náš výsledok sa stal dokonca zaujímavejším bez toho, aby sme urobili nejako oveľa viac práce.“ Poloha pulzaru ako ju zaznamenala Chandra začiatkom roka 2007 je trocha odlišná od polohy z rádiových pozorovaní zo začiatku roka 2001. Z toho vyplýva že pulzar sa pohybuje rýchlosťou 197 km/s (asi 700 000 km/h), čo je blízko typickej hodnoty pre rýchlosti pulzarov. V súčasnosti sa tento pulzar pohybuje smerom na juh od roviny našej Galaxie (Mliečnej cesty), ale pretože sa pohybuje menšou rýchlosťou než je úniková rýchlosť z našej Galaxie, jeho dráha sa časom zakriví späť k rovníkovej rovine Galaxie v opačnom smere. Detekciu tohto pohybu umožnil Roberto Mignani (University College London) v spolupráci s Pavlovom a Kargaltsevom keď detegovali pulzar J0108 v optickej oblasti pričom použili odhad jeho polohy, v ktorej by mal byť na snímkach z roku 2000. Takéto pozorovania starých pulzarov vo viacerých spektrálnych oblastiach sú veľmi dôležité pre pochopenie dlhodobého vývoja neutrónových hviezd, takých ako ich chladnutie s časom a ako sa vyvíjajú ich silné magnetické polia.

RNDr. Zdeněk Komárek.