Pulsary to końcowe stadium ewolucji niektórych gwiazd masywnych. Są to szybko rotujące gwiazdy neutronowe, które emitują promieniowanie elektromagnetyczne (np. radiowe) w przestrzeń kosmiczną. Gdy pulsar obraca się, wiązka promieniowania omiata kosmos niczym snop światła latarni morskiej.

Pulsar PSR J1023+0038, w skrócie J1023, jest wyjątkowym przykładem tego rodzaju obiektów, wykazującym bardzo dziwne zachowanie. Znajduje się 4500 lat świetlnych od nas.

Omawiany pulsar jest składnikiem układu podwójnego – krąży blisko drugiej gwiazdy. W ciągu ostatniej dekady aktywnie kradł materię ze swojej towarzyszki. Materia ta gromadziła się w dysku wokół pulsara i powoli opadała w jego stronę.

Gdy rozpoczął się proces gromadzenia materii, wiązka promieniowania wysyłana przez pulsar praktycznie zniknęła, a pulsar zaczął przełączać się pomiędzy dwoma modami. W trybie „wysokim” emituje jasne promieniowania rentgenowskie, ultrafioletowe i widzialne. Z kolei w trybie „niskim” jest słabszy w tych zakresach, ale za to emituje więcej fal radiowych. W danym trybie pulsar przebywa przez kilka sekund lub kilka minut, a następnie szybko przełącza się do drugiego.

To dziwne, gwałtowne przełączanie się zdumiewało astronomów i długo stanowiło zagadkę. Rozwiązać ją udało się grupie badawczej, którą kierował Francesco Coti Zelati z Instytutu Nauk Kosmicznych w Barcelonie (Hiszpania). Astronomowie przeprowadzili kampanię obserwacyjną, która obejmowała użycie 12 teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym m.in. teleskopu VLT, i teleskopu NTT, należących do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) oraz sieci radioteleskopów ALMA, w której Europa jest reprezentowana przez ESO. W ciągu dwóch nocy w czerwcu 2021 roku zaobserwowano, że system wykonał ponad 280 przełączeń pomiędzy modami wysokim i niskim.

Analiza obserwacji wykazała, że przełączanie trybów pulsara wynika z zależności pomiędzy wiatrem pulsarowym, a materią przepływającą w kierunku pulsara. W trybie niskim materia przemieszczająca się w kierunku pulsara jest wyrzucana w wąskim dżecie prostopadłym do dysku. Stopniowo gromadzi się coraz bliżej pulsara, a gdy to następuje, uderza w nią wiatr wiejący od pulsara, powodując nagrzewanie się materii. W efekcie system przechodzi do trybu wysokiego. Potem plamy gorącej materii są usuwane przez pulsar przy pomocy dżetu. W momencie, gdy w dysku jest mniej gorącej materii, system świeci mnie jasno, przełączając się w tryb niski.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „Astronomy & Astrophysics”.(PAP)

cza/ agt/