Neutronske zvijezde jedan su od najfascinantnijih astronomskih objekata u poznatom Svemiru. Osim što su najgušći tip zvijezde (uz moguću iznimku zvijezda kvarka), poznato je i da formiraju binarne parove s masivnim zvijezdama. Do danas je otkriveno samo 39 takvih sustava, a još manje ih je otkriveno koji su bili sastavljeni od masivne zvijezde i vrlo visoke energije (VHE) gama-zraka neutronske zvijezde.
Do danas su pronađena samo dva ova sustava, od kojih je drugi prije samo nekoliko godina otkrio tim međunarodnih astronoma poznatih kao suradnja VERITAS-ovog sustava za izrazito energetsko zračenje teleskopom (VERITAS). Otkriće je, osim što je rijedak nalaz, također imalo veliku sreću, jer će se neobično ponašanje koje su primijetili iz ovog sustava ponoviti do 2067. godine.
Jednostavno rečeno, neutronske zvijezde su gusti ostaci zvijezde koja je eksplodirala u supernovi, ostavljajući iza sebe izuzetno gust, kompaktan objekt koji se brzo vrti. To uzrokuje da neutronska zvijezda generira snažna magnetska polja koja usmjeravaju svoje zračenje u usku zraku, koja se čini poput svjetionika kada se gleda rubom. Kad se ove zrake presijecaju sa Zemljom, astronomi mogu otkriti te impulse na radijskim i drugim valnim duljinama.
Budući da su masivne zvijezde uobičajene za binarne parove, ne iznenađuje da neki pulsari imaju suputnika u orbiti koji je preživio da je njegov partner krenuo u supernovu. Uobičajeno je da ti sustavi imaju krhotine diskova, na koje utječe pulsar koji se brzo okreće. Dok se zračenje sudara s krhotinama, stvara nabijene čestice koje se mogu ubrzati do skoro brzine svjetlosti, što rezultira vrlo visokom energijom (VHE) gama zrakama.
Koristeći četiri 12 m teleskopa u opservatoriju Fred Lawrence Whipple, kojim upravlja Smithsonian astrofizički opservatorij (SAO), suradnja VERITAS započela je praćenje onoga što se smatralo VHE gama-pulsnim pulsnim sustavom još u 2016. Ovaj izvor se nalazi u masivnom zvjezdanom rasadniku udaljenom oko 5000 svjetlosnih godina od Zemlje u smjeru zviježđa Cygnus.
Uz pomoć tima astronoma koji su koristili dva 17-metarska teleskopa velikoga atmosferskog gama Imaging Cherenkov (MAGIC) (koji se nalaze u opservatoriju El Roque de Los Muchachos na Kanarskim otocima), tim je utvrdio da je pulsar imao masivnog zvjezdanog pratitelja koja se kretala oko 50 godina u izuzetno eliptičnoj orbiti. Dvije ekipe izračunale su i da će se zvijezde nalaziti na najbližim točkama u svojoj orbiti do 13. studenoga 2017., a neće biti ponovo do 2067. godine.
Direktori suradnje VERITAS-a prethodno su sudjelovali s drugim astronomima kako bi nadgledali ovaj sustav prije, za vrijeme i nakon njegovog najbližeg pristupa. Pomoću četiri teleskopa Fred Lawrence Whipple Observatory otkrili su gama-zrake iz izuzetno kratkih bljeskova Cherenkovskog zračenja koji se pojavljuju na nebu kad ih apsorbira Zemljina atmosfera.
Početna promatranja, provedena 2016. godine, otkrila su slabe emisije gama zraka, koje su bile u skladu s činjenicom da je binarni sustav ugrađen u zvjezdani rasadnik. „Ova stalna emisija na niskoj razini najvjerojatnije je iz maglice koju neprekidno napaja pulsar“, rekao je Ralph Bird, post-doktorski istraživač sa Sveučilišta u Kaliforniji, Los Angeles, koji je imao vodeću ulogu u kampanji VERITAS.
Znanstvenici su stoga čekali da zvijezde dođu do najbliže točke u svojoj orbiti da vide mogu li doći do promjene. Prema Alicii López Oramas, istraživačici s MAGIC-a na Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), i jednom od autorskih autorica studije, „očekivalo se da će takav jedinstveni sustav emitirati vrlo visokoenergetske gama zrake tijekom ovog pristupa , a ovu priliku se nije moglo propustiti. "
Do rujna stvari su se počele drastično mijenjati. Kao Tyler Williamson, student poslijediplomskog studija na Odjelu za fiziku i astronomiju Sveučilišta Delaware i drugi ključni suradnik VERITAS-a, naznačio je:
„Tok gama zraka koji smo primijetili u rujnu bio je dvostruko veći od prethodne vrijednosti. Tijekom najbližeg približavanja zvijezde i pulsara, u studenom 2017. godine protok se povećao 10 puta u samo jednoj noći. "
Kako bi objasnili ovo ponašanje, tim je u svojim promatranjima izjednačio teoretske modele temeljene na najnovijim teorijama o pulsarima, diskovima odlomka i rezultirajućim emisijama. To se pokazalo neuspješnim, što ih je navelo da zaključe da su potrebne značajne revizije, što uključuje i bolje informacije o susretu dviju zvijezda.
Ukratko, potrebno je više promatranja ovog binarnog para prije nego što se pravilno modeliranje može napraviti. Ovo nije iznenađujuće jer je ovaj sustav tek drugi slučaj binarnog pulsarskog sustava koji pokazuje emisiju VHE gama zraka. Unatoč tome, opažanja prikupljena od strane dva tima bila su neprocjenjiva s obzirom na to da su sva prethodna objašnjenja o ponašanju VHE gama-zraka pulsar binarija bila nagađanja.
U narednim godinama, znanstvenici planiraju nastaviti promatrati ovaj i druge pulsare kako bi pratili egzotično ponašanje koje dolazi iz ove ekstremne vrste objekata. A ako se za ovaj određeni sustav mogu razviti pravi modeli, to će biti od ogromne vrijednosti za znanstvenike, nudeći uvid u rađanje i razvoj kompaktnih objekata - u rasponu od pulsara do binarnih sustava crnih rupa.
Kao što je Wystan Benbow, astrofizičar iz CfA-e, izjavio, "kontinuirano ulaganje u rad jedinstvenih, vodećih objekata poput VERITAS-a je kritično i pružit će dodatne mogućnosti za postizanje transformativne znanosti."
Suradnja VERITAS je skupina od 80 znanstvenika iz 20 institucija sa sjedištem u Sjedinjenim Državama, Kanadi, Njemačkoj i Irskoj. Studija koja opisuje njihova otkrića nedavno se pojavila u časopisu Pisma astrofizičkog časopisa, Opservatorijom Fred Lawrence Whipple upravlja Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).
