Вращающиеся радиотранзиенты ( RRAT ) являются источниками коротких, умеренно ярких радиоимпульсов , которые были впервые обнаружены в 2006 году. [1] RRAT считаются пульсарами , то есть вращающимися намагниченными нейтронными звездами , которые излучают более спорадически и/или с более высокой изменчивостью от импульса к импульсу, чем большинство известных пульсаров. Рабочее определение того, что такое RRAT, — это пульсар, который легче обнаружить при поиске ярких одиночных импульсов, в отличие от поиска в области Фурье, так что «RRAT» — это не более чем метка (того, как они были обнаружены) и не представляет собой отдельный класс объектов от пульсаров. По состоянию на март 2015 года [обновлять]было зарегистрировано более 100 таких объектов. [2]
Импульсы от RRAT кратковременны по длительности, длятся от нескольких миллисекунд . Импульсы сопоставимы с самыми яркими одиночными импульсами, наблюдаемыми от пульсаров с плотностью потока в несколько Янских на частоте 1,4 ГГц . [1] Эндрю Лайн , радиоастроном, участвовавший в открытии RRAT, «предполагает, что в небе есть всего несколько десятков более ярких радиоисточников». [3] Временные интервалы между обнаруженными всплесками варьируются от секунд (один период импульса) до часов. Таким образом, радиоизлучение от RRAT обычно обнаруживается менее чем в течение одной секунды в день. [1]
Спорадическое излучение от RRAT означает, что они обычно не обнаруживаются при стандартных поисках периодичности, которые используют методы Фурье. Тем не менее, базовую периодичность в RRAT можно определить, найдя наибольший общий знаменатель интервалов между импульсами. Это дает максимальный период, но как только будет определено много времен прибытия импульсов, периоды, которые короче (на целый множитель), можно считать статистически маловероятными. Периоды, определенные таким образом для RRAT, составляют порядка 1 секунды или больше, что подразумевает, что импульсы, вероятно, исходят от вращающихся нейтронных звезд, и привело к названию «Вращающийся радиотранзиент». Периоды, наблюдаемые в некоторых RRAT, длиннее, чем в большинстве радиопульсаров , что несколько ожидаемо для источников, которые (по определению) обнаруживаются при поиске отдельных импульсов. Мониторинг RRAT в течение последних нескольких лет показал, что они замедляются. Для некоторых из известных RRAT эта скорость замедления, хотя и мала, больше, чем у типичных пульсаров, и что снова больше соответствует скорости магнетаров . [4]
Природа RRAT как нейтронной звезды была дополнительно подтверждена, когда рентгеновские наблюдения RRAT J1819-1458 были сделаны с помощью космической рентгеновской обсерватории Чандра . [5] Остывающие нейтронные звезды имеют температуру порядка 1 миллиона кельвинов и поэтому излучают тепло на длинах волн рентгеновского излучения. Измерение рентгеновского спектра позволяет определить температуру , предполагая, что это тепловое излучение с поверхности нейтронной звезды. Результирующая температура для RRAT J1819-1458 намного холоднее, чем на поверхности магнетаров, и предполагает, что, несмотря на некоторые общие свойства между RRAT и магнетарами, они принадлежат к разным популяциям нейтронных звезд. Ни один из других пульсаров, идентифицированных как RRAT, еще не был обнаружен в рентгеновских наблюдениях. Фактически, это единственное обнаружение этих источников за пределами радиодиапазона.
После открытия пульсаров в 1967 году поиск большего количества пульсаров основывался на двух ключевых характеристиках пульсарных импульсов, чтобы отличить пульсары от шума, вызванного наземными радиосигналами. Первая — это периодическая природа пульсаров. При выполнении периодического поиска по данным «пульсары обнаруживаются с гораздо более высокими отношениями сигнал/шум», чем при простом поиске отдельных импульсов. [6] Вторая определяющая характеристика пульсарных сигналов — это дисперсия частоты отдельного импульса из - за частотной зависимости фазовой скорости электромагнитной волны , которая проходит через ионизированную среду. Поскольку межзвездная среда имеет ионизированный компонент, волны, проходящие от пульсара к Земле , рассеиваются, и, таким образом, обзоры пульсаров также были сосредоточены на поиске рассеянных волн. Важность сочетания двух характеристик такова, что при первоначальной обработке данных из обзора пульсаров Parkes Multibeam Pulsar Survey, который является крупнейшим обзором пульсаров на сегодняшний день, «не был включен поиск, чувствительный к отдельным рассеянным импульсам». [6]
После завершения самого обзора начались поиски одиночных рассеянных импульсов. Около четверти пульсаров, уже обнаруженных обзором, были найдены путем поиска одиночных рассеянных импульсов, но было 17 источников одиночных рассеянных импульсов, которые, как считалось, не были связаны с пульсаром. [6] Во время последующих наблюдений было обнаружено, что некоторые из них были пульсарами, которые были пропущены при поиске периодичности, но 11 источников характеризовались одиночными рассеянными импульсами с нерегулярными интервалами между импульсами, длящимися от минут до часов. [1]
По состоянию на март 2015 года [обновлять]было зарегистрировано более 100 случаев с показателями дисперсии до 764 см −3 пк. [2]
Чтобы объяснить нерегулярность импульсов RRAT, мы отмечаем, что большинство пульсаров, которые были обозначены как RRAT, полностью соответствуют пульсарам, которые имеют регулярное основное излучение, которое просто не обнаруживается из-за низкой собственной яркости или большого расстояния до источников. Однако, предполагая, что когда мы не обнаруживаем импульсы от этих пульсаров, они действительно «выключены», несколько авторов предложили механизмы, с помощью которых можно было бы объяснить такое спорадическое излучение. Например, по мере того, как пульсары постепенно теряют энергию, они приближаются к тому, что называется «долиной смерти» пульсара, теоретической области в пространстве период пульсара — производная периода , где, как считается, механизм излучения пульсара дает сбой, но может стать спорадическим по мере приближения пульсаров к этой области. Однако, хотя это согласуется с некоторым поведением RRAT, [7] RRAT с известными периодами и производными периода не лежат вблизи канонических областей смерти. [6] Другое предположение заключается в том, что астероиды могли образоваться из обломков сверхновой , которая образовала нейтронную звезду, и падение этих обломков в световой конус RRAT и некоторых других типов пульсаров может вызвать некоторые из наблюдаемых нерегулярных поведений. [8] Поскольку большинство RRAT имеют большие меры дисперсии, которые указывают на большие расстояния, в сочетании с аналогичными свойствами излучения, некоторые RRAT могут быть вызваны порогом обнаружения телескопа. Тем не менее, возможность того, что RRAT разделяют аналогичный механизм излучения с пульсарами с так называемыми «гигантскими импульсами», также не может быть исключена. [9] Чтобы полностью понять механизмы излучения RRAT, потребуется непосредственное наблюдение за обломками, окружающими нейтронную звезду, что невозможно сейчас, но может быть возможно в будущем с помощью Square Kilometer Array . Тем не менее, по мере того, как все больше RRAT обнаруживаются такими обсерваториями , как Arecibo , Green Bank Telescope и Parkes Observatory, в которой впервые были обнаружены RRAT, некоторые характеристики RRAT могут стать более ясными.