Совместная исследовательская группа Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук и Университета Цинхуа обнаружила радиоимпульсы от молодой нейтронной звезды, долгое время считавшейся «радиотихой», — центрального компактного объекта. Соответствующие результаты были опубликованы в международном академическом журнале Nature Astronomy. Статья озаглавлена «Pulsed radio emission from a central compact object», объектом исследования является типичный молодой центральный компактный объект 1E 1207.4–5209. Этот объект расположен в центре остатка сверхновой, долгое время был ярко виден в рентгеновском диапазоне, но в радиодиапазоне импульсные сигналы от него не обнаруживались. Данное открытие положило конец состоянию «радиотишины» центральных компактных объектов и предоставляет новые наблюдательные доказательства для изучения магнитных полей, механизмов излучения и эволюционных путей молодых нейтронных звёзд.

Центральные компактные объекты являются особым типом в семействе нейтронных звёзд. Обычно они находятся в центрах остатков сверхновых, обладают характеристиками молодых нейтронных звёзд, но долгое время у них отсутствовали подтверждённые радиоимпульсные сигналы, поэтому они всегда были сложным объектом для изучения эволюции нейтронных звёзд.

Нейтронные звёзды образуются после гравитационного коллапса и взрыва сверхновой массивных звёзд в конце их эволюции. Они обладают чрезвычайно высокой плотностью, их размеры намного меньше обычных звёзд, а физическое состояние находится между белыми карликами и чёрными дырами. После открытия пульсаров в 1967 году научное сообщество постепенно сформировало базовое представление о том, что молодые нейтронные звёзды могут генерировать радиоимпульсы за счёт сильных магнитных полей и быстрого вращения. Однако центральные компактные объекты долгое время не вписывались в эту картину: они чётко видны в рентгеновском диапазоне, их положение совпадает с центром остатка сверхновой, что указывает на их принадлежность к молодым нейтронным звёздам, но десятилетия поисков с помощью радиотелескопов не дали чётких радиоимпульсных сигналов. Это противоречие не позволяло исследователям определить, действительно ли центральные компактные объекты не способны излучать радиоволны, или же их радиосигналы слишком слабы, чтобы быть зафиксированными обычными наблюдениями.

Данное обнаружение подтвердило, что 1E 1207.4–5209 на самом деле является слабым радиопульсаром, период его радиоимпульсов совпадает с рентгеновским периодом в 0,4 секунды. В статье также указывается, что поляризационный анализ показывает, что радиолуч проходит через линию наблюдения близко к направлению магнитного полюса, что объясняет внутреннюю физическую причину слабости его радиоизлучения.

Этот результат имеет прямое значение для понимания эволюции молодых нейтронных звёзд. Ранее центральные компактные объекты часто рассматривались как тип молодых нейтронных звёзд с радиотишиной и слабым магнитным полем, а их связь с обычными молодыми радиопульсарами была неясна. После обнаружения радиоимпульсов граница между центральными компактными объектами и пульсарами была пересмотрена: по крайней мере, часть центральных компактных объектов способна излучать радиоимпульсы, но их сигналы очень слабы и требуют высокочувствительных наблюдений и более тщательного анализа данных для идентификации. В статье также высказывается предположение, что по мере рассеивания остатков сверхновых такие объекты в будущем могут быть ошибочно приняты за очень старые обычные пульсары, что повлияет на оценку астрономами возраста, напряжённости магнитного поля и стадии эволюции нейтронных звёзд.

Обнаружение радиоимпульсов также даёт новые ключи к пониманию эволюции магнитных полей нейтронных звёзд. Считается, что молодые нейтронные звёзды обладают сильными магнитными полями и быстрым вращением, и слабые магнитные поля центральных компактных объектов долгое время бросали вызов этому представлению. Данное исследование связывает рентгеновский период, радиоимпульсы и поляризационную информацию, позволяя исследователям переоценить геометрию их магнитного поля, область излучения и способы высвобождения энергии. Для физики пульсаров такие открытия помогают объяснить, почему одни молодые нейтронные звёзды ярко излучают радиоимпульсы, а другие обнаруживаются только в рентгеновском диапазоне, а также способствуют восполнению картины ранней эволюции компактных объектов после взрыва сверхновой.

Этот результат также показывает, что высокочувствительные радионаблюдения расширяют границы исследований нейтронных звёзд. Количество центральных компактных объектов ограничено, и кандидаты в них, как правило, слабы, поэтому в прошлом условия наблюдений не позволяли постоянно снижать порог обнаружения. С повышением чувствительности радиотелескопов, возможностей поляризационных наблюдений и методов обработки данных появляется возможность перепроверить больше объектов, ранее отнесённых к категории «радиотихих». Если в будущем будут обнаружены аналогичные радиоимпульсы у большего числа центральных компактных объектов, научное сообщество сможет создать более полную выборку и точнее определить, являются ли такие молодые нейтронные звёзды повсеместно слабо излучающими или же лишь некоторые из них обладают условиями для радиоизлучения.

Обнаружение радиоимпульсов от центрального компактного объекта китайской научной группой знаменует собой важный прогресс в наблюдательных исследованиях молодых нейтронных звёзд. Оно переводит проблему, долгое время остававшуюся в области теоретических предположений и отрицательных результатов, на новый этап, где возможны измерения, сравнения и дальнейшее отслеживание. Для астрономических исследований это не просто обнаружение радиосигнала, но и установление новых связей между формированием нейтронных звёзд, эволюцией магнитных полей, связью с остатками сверхновых и классификацией популяций пульсаров. Последующие глубокие радиопоиски вокруг большего числа центральных компактных объектов определят, сможет ли это открытие переписать общее понимание эволюции молодых нейтронных звёзд.