Мілісекундні пульсари — це швидкообертові нейтронні зорі, які роблять сотні обертів за секунду. Такий шалений темп обертання вони отримують не самостійно: колись повільний пульсар "розкручується" завдяки речовині, яку перетягує з компаньйона в подвійній системі. Цей процес астрономи називають рециклінгом. Коли перетікання маси завершується, компаньйон зазвичай перетворюється на білий карлик — вигорілий залишок зорі, позбавлений оболонки.
Проблема в тому, що момент одразу після завершення рециклінгу — надзвичайно короткий етап еволюції — досі майже не вдавалося спостерігати напряму. Більшість відомих супутників пульсарів — це вже "дорослі" білі карлики, які встигли охолонути й стабілізуватися. Новий об'єкт, названий NGC362D, дає рідкісну можливість зазирнути саме в цей перехідний момент.
Спостереження Hubble і виявлення NGC362D
Дослідники використали глибокі багатоканальні й багатоепохальні знімки космічного телескопа Hubble, щоб знайти оптичний двійник нещодавно відкритого мілісекундного пульсара в кульовому скупченні NGC 362 — щільному, старому зоряному угрупованню в нашій Галактиці. Мультиепохальні спостереження дозволили простежити не лише положення й колір об'єкта, а й те, як його яскравість поводиться з часом і в різних діапазонах довжин хвиль.
Ретельний аналіз фотометричних даних (тобто вимірів яскравості в різних кольорових фільтрах) дав змогу впевнено визначити природу об'єкта: перед нами гелієвий білий карлик дуже малої маси — приблизно 0,18 маси Сонця. Це типово для супутників мілісекундних пульсарів, які утворюються з зір, що втратили майже всю свою оболонку на користь пульсара.
Наймолодший білий карлик: цифри і фізика
Найважливіше в цьому об'єкті — не сама його маса, а те, наскільки він молодий. Білі карлики зазвичай проходять довгий шлях остигання, і за їхньою температурою та світністю можна оцінити вік. У випадку NGC362D дослідники встановили, що об'єкт ще перебуває у стадії, яка передує звичайному охолодженню (pre-cooling phase) — тобто він ще не почав "класичний" процес втрати тепла, характерний для зрілих білих карликів.
Порівняння спостережних даних з оновленими моделями еволюції подвійних зоряних систем дало конкретну оцінку: фаза перетікання маси від попередника-компаньйона до нейтронної зорі завершилася лише близько 0,6 мільярда років тому. Для порівняння: вік більшості відомих супутників мілісекундних пульсарів вимірюється мільярдами років. Це робить NGC362D наймолодшим відомим білим карликом-супутником мілісекундного пульсара з тих, що вдалося дослідити.
Залишки речовини та ризик неправильної класифікації
Найнесподіванішим виявився ще один результат: фотометричні властивості NGC362D демонструють значну залежність яскравості від довжини хвилі спостереження. Раніше такого не фіксували в жодному подібному об'єкті. Найімовірніше пояснення — навколо молодого білого карлика ще залишається невелика кількість речовини, яка не встигла розсіятися після завершення перетікання маси.
Ці залишки речовини можуть створювати радіо- та оптичні ознаки, які помилково приймають за прояви незгаслого (недегенеративного) супутника, що потенційно веде до неправильної класифікації молодих мілісекундних пульсарів
Це важливий методологічний висновок. Якщо частина мілісекундних пульсарів на ранній стадії після рециклінгу оточена рештками речовини, вони можуть імітувати ознаки систем зовсім іншого типу — наприклад, тих, де компаньйон ще не встиг перетворитися на компактний об'єкт. Це означає, що деякі каталогізовані системи можуть насправді бути такими ж молодими парами пульсар — білий карлик, просто неправильно класифікованими через оманливі спостережні сигнатури.
NGC362D таким чином стає своєрідним еталонним випадком — рідкісною можливістю безпосередньо простежити, що відбувається з компаньйоном пульсара одразу після завершення процесу розкручування нейтронної зорі, і уточнити моделі ранньої еволюції протобілих карликів.
