Китайские астрономы обнаружили пульсар с уникальным замедлением и нулевым гамма-свечением

Исследование, проведенное за более чем 17 лет, продемонстрировало, что миллисекундный пульсар PSR J0435+3233 теряет значительные объемы энергии, но излучает с необычно низкой эффективностью

Астрономы из Юньнаньского университета в Китае зафиксировали гамма-пульсации от миллисекундного пульсара PSR J0435+3233 и выявили у него необычное сочетание физических характеристик. Анализ данных, собранных с помощью космического гамма-телескопа Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) за 17,7 лет, показал, что объект расходует энергию вращения на уровне молодых активных звезд, однако преобразует ее в гамма-лучи с крайне низкой эффективностью.

Пульсар PSR J0435+3233 находится в двойной системе и располагается примерно в 3900 световых лет (1,2 килопарсека) от Земли. Он представляет собой нейтронную звезду — сверхплотный остаток погибшей звезды, которая вращается вокруг своей оси всего за 3,2 миллисекунды (более 312 оборотов в секунду). Такие быстро вращающиеся объекты формируются, когда нейтронная звезда постепенно поглощает вещество соседнего светила, что ускоряет ее вращение. Этот объект был впервые обнаружен еще в 2026 году с помощью китайского радиотелескопа с сферической апертурой в 500 метров (FAST).

Главной особенностью PSR J0435+3233 по сравнению с другими известными миллисекундными пульсарами является высокая скорость снижения частоты вращения: его замедление как минимум в 100 раз превышает обычные значения для объектов этого класса. Из-за такого интенсивного торможения звезда теряет огромный объем энергии вращения. Такое поведение обычно характерно для молодых и энергетически активных пульсаров, в то время как миллисекундные объекты обычно классифицируются как старые и остывающие. Кроме того, у звезды зафиксировано необычно сильное магнитное поле с индукцией около 12,6 миллиарда Гаусс.

Чтобы выяснить, излучает ли объект высокоэнергетические фотоны, астрономы проанализировали данные прибора Fermi-LAT в диапазоне от 0,1 до 500 гигаэлектронвольт (ГэВ). В каталогах телескопа удалось обнаружить источник 4FGL J0435.5+3232, координаты которого совпали с позицией пульсара с точностью до 0,01 градуса. Уровень достоверности обнаружения гамма-пульсаций составил 6,8 сигма, что исключает случайное совпадение. Анализ показал, что все импульсное излучение сосредоточено в узком интервале, занимая всего четверть полного фазового цикла вращения.

Несмотря на крайне большие потери энергии вращения, измеренная светимость в гамма-диапазоне PSR J0435+3233 оказалась неожиданно низкой. Оценка видимой эффективности показала, что звезда преобразует в гамма-излучение лишь 0,00001 от расходуемой мощности.

Это создает фундаментальный парадокс: пульсар генерирует огромную мощность, но практически не обнаруживается в высокоэнергетическом гамма-диапазоне.

Авторы исследования предлагают два возможных объяснения этого явления. Первое связано с геометрией наблюдения: узкий луч гамма-излучения может быть направлен в сторону от Земли, в результате чего телескопы фиксируют лишь его край. Вторая причина может заключаться в уникальной физике магнитосферы: из-за сильного магнитного поля большая часть энергии уносится «пульсарным ветром» — потоком заряженных частиц — или излучается в других, еще не исследованных диапазонах.

Обнаружение гамма-излучения от PSR J0435+3233 предоставляет астрофизикам возможность изучать процессы ускорения частиц и структуру магнитосфер у объектов с экстремальными характеристиками вращения. В будущем астрономы планируют уточнить природу звезды-компаньона и проверить, возникает ли в этой двойной системе мощная ударная волна от столкновения потоков частиц.