Astronomi su uspjeli dešifrirati ponašanje mrtve zvijezde koja se pohlepno gosti zvjezdanim pratiteljem. Udaljen oko 4500 svjetlosnih godina, ovaj pulsar (neutronska zvijezda koja se okreće vrlo brzo) zove se PSR J1023+0038 ili, skraćeno, J1023. Dok izbacuje zrake radijacije iz polova koji povremeno preplavljuju Zemlju, čini se da se stalno prebacuje između dva načina svijetljenja.

Astronomi na početku nisu mogli objasniti takvo ponašanje, no izgleda da im je sad uspjelo. Tajna izmjenjujućih svijetljenja pulsara krije se u izbacivanju materije tijekom kratkih vremenskih intervala.

'Svjedočili smo izvanrednim kozmičkim događajima u kojima su iz malog gustog nebeskog objekta koji se rotira nevjerojatno velikim brzinama izbačene ogromne količine materije slične kozmičkim topovskim zrnima', rekla je Maria Cristina Baglio, voditeljica istraživačkog tima i znanstvenica sa Sveučilišta New York, Abu Dhabi. 'Ta se tvar u vrlo kratkim vremenskim rasponima (nekoliko desetaka sekundi) izbacuje u svemir.'

Kako nastaje pulsar?

Pulsari, kao i sve neutronske zvijezde, nastaju u trenu smrti masivnih zvijezda, odnosno kada one iscrpe zalihe goriva koje koriste za procese nuklearne fuzije. Kada prestane nuklearno sagorijevanje u jezgrama tih zvijezda, prestaje i protok energije. Taj protok osigurava dovoljan pritisak da podupre objekte protiv pritiska vlastite gravitacije prema unutra, a rezultat je krah balansa koji je tu zvijezdu definirao milijardama godina. Gravitacija - pobjeđuje.

Jezgra zvijezde tada prolazi kroz gravitacijski kolaps dok njezini vanjski slojevi bivaju razneseni u eksploziji supernove. Kad takva zvjezdana jezgra u kolapsu stekne masu između jedne i dvije mase našeg Sunca te se smanji otprilike na veličinu većeg zemaljskog grada, dolazi do rođenja neutronske zvijezde.

Materijal ove mrtve zvijezde toliko je zbijen kolapsom da se smatra najgušćom poznatom materijom u svemiru. Komad materije neutronske zvijezde veličine kocke šećera, naprimjer, teži milijardu tona. Međutim ovaj kozmički kolaps ima i druge posljedice.

Nevjerojatno ubrzanje

Baš kao što klizač na ledu uvlači ruke da bi ubrzao okretanje, brzo smanjenje radijusa zvjezdane jezgre znači da neutronske zvijezde imaju znatno veću brzinu rotacije (neke mlađe neutronske zvijezde vrte se 700 puta u sekundi). Ovo znači da kada zrače sa svojih polova kao pulsari, ti zvjezdani leševi služe kao nevjerojatno precizni kozmički metronomi. Kolaps zvjezdanih jezgri može zbiti linije magnetskog polja zvijezda, uzrokujući njihovo znatno povećanje snage i stvaranje nekih od najmoćnijih magnetskih polja u poznatom svemiru. J1023 se, koliko god mu rođaci bili bizarni, i dalje ističe u gomili.

U posljednjih 10 godina astronomi su svjedočili tome kako pulsar izvlači materijal iz svoje zvijezde pratilice. Ovaj 'ukradeni materijal' smješten je u blizini pulsara te formira strukturu koja se zove akreacijski disk. Iz nje zvijezda postupno 'sifonizira' tvar prema svojoj površini.

Otkako se počeo hraniti, zračenje emitirano s polova J1023 skoro je potpuno nestalo, dok se pulsar iz načina rada 'velike snage' počeo prebacivati u način rada 'niske snage'. Tijekom prvog stadija pulsar sjaji jarko u X-zrakama, ultraljubičastom i vidljivom svjetlu, dok se u drugom načinu čini slabijim i emitira niskoenergetske radiovalove.

Pulsar u određenom načinu rada ostaje nekoliko sekundi ili nekoliko minuta prije potpunog prebacivanja na drugi način, piše Space.

Kozmička topovska zrna

Baglio i kolege promatrali su J1023 pomoću 12 svemirskih i zemaljskih teleskopa, uključujući Vrlo veliki teleskop (VLT) i Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA). Oba se nalaze u sjevernom Čileu te predstavljaju dio Europskog južnog opservatorija. Znanstvenici su ih za promatranje koristili tijekom dvije noći u lipnju 2021.

Timu je to omogućilo da više od 280 puta snimi kako pulsar mijenja način rada. Istraživači su naposljetku otkrili da ovo prebacivanje načina proizlazi iz međuigre između visokoenergetskog toka čestica koji puše iz pulsara (također poznatog pod imenom pulsarski vjetar) i materije koja pada prema njemu. Dok je u načinu rada niske snage, čini se da pulsar izbacuje dio materije koja je tekla prema njemu u obliku uskog mlaza usmjerenog pod kutom od 90 stupnjeva od akreacijskog diska.

Dok se to događalo, tvar se prestala izbacivati putem mlaza nakupljenog blizu pulsara. Počeli su je udarati i postupno zagrijavati pulsarski vjetrovi. Ovim je načinom pulsar prebačen u način rada velike snage - s materijalom koji sjaji u rendgenskom, ultraljubičastom i vidljivom svjetlu.

Mlaz iz pulsara postupno je udaljio vruću i blještavu tvar, ispalivši je poput kozmičke topovske kugle. Na ovaj način mrtva je zvijezda uklonila vrući materijal te uzrokovala ponovno zatamnjenje sustava, što je rezultiralo prelaskom u fazu niske snage.

Premda smo dobili odgovor na misterij, promatranje J1023 ovim nije završeno. Ekstremno veliki teleskop, koji se trenutno gradi u pustinjskoj regiji Atacama u sjevernom Čileu, mogao bi pomoći astronomima pri detaljnom istraživanju mehanizama prebacivanja prisutnog kod J1023.

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Astronomy & Astrophysics.