Nevtronske zvezde so eden najbolj očarljivih astronomskih predmetov v znanem vesolju. Poleg tega, da so najgostejši tip zvezde (z možno izjemo zvezd iz kvarkov), so znali tudi, da tvorijo binarne pare z masivnimi zvezdami. Do danes je bilo odkritih le 39 takšnih sistemov, še manj pa jih je bilo odkritih, ki so bili sestavljeni iz masivne zvezde in zelo visoko energijske (VHE) gama-nevtronske zvezde.
Do danes sta bila najdena le dva od teh sistemov, drugega pa je pred nekaj leti odkrila skupina mednarodnih astronomov, znana kot sodelovanje sistema VERITAS za zelo energijsko sevalno slikanje (VERITAS). Odkritje je bilo poleg redke najdbe tudi veliko srečo, saj se nenavadno vedenje, ki so ga opazili iz tega sistema, ne bo ponovilo do leta 2067.
Preprosto povedano, nevtronske zvezde so gosti ostanki zvezde, ki je eksplodirala v supernovi, za seboj pa pušča izjemno gost, kompakten predmet, ki se hitro vrti. To povzroči, da nevtronska zvezda ustvari močna magnetna polja, ki usmerijo svoje sevanje v tesen žarek, ki se zdi, kot svetilnik, ko ga gledamo na rob. Ko se žarki sekajo z Zemljo, lahko astronomi zaznajo te impulze na radijskih in drugih valovnih dolžinah.
Ker gre za množične zvezde za binarne pare, ni presenetljivo, da imajo nekateri pulsarji orbite, ki so preživeli partnerja, ki je postala supernova. Za te sisteme je tudi običajno, da imajo naplavine diske, na katere vpliva hitro vrteč se pulsar. Ko sevanje trči z naplavinami, ustvarja nabito delce, ki jih je mogoče pospešiti do skoraj hitrosti svetlobe, kar ima za posledico zelo visoke energijske (VHE) gama žarke.
S pomočjo štirih 12 m teleskopov na observatoriju Fred Lawrence Whipple, ki ga upravlja Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), je VERITAS sodelovanje začelo spremljati, kaj se je štelo za VHE gama-pulski sistem pulzar že v letu 2016. Ta vir se nahaja v masivnem zvezdnem drevesu približno 5000 svetlobnih let od Zemlje v smeri ozvezdja Cygnus.
S pomočjo ekipe astronomov, ki je uporabljala dva 17-metrska velika atmosferska gama Imaging Čerenkov (MAGIC) teleskopov (ki se nahaja v Observatoriju El Roque de Los Muchachos na Kanarskih otokih), je skupina ugotovila, da ima pulsar ogromen zvezdniški spremljevalec ki je krožil na vsakih 50 let v izjemno eliptični orbiti. Obe ekipi sta izračunali tudi, da bodo zvezde do 13. novembra 2017 na najbližjih točkah v svoji orbiti in jih ne bo več do leta 2067.
Direktorji sodelovanja VERITAS so že prej sodelovali z drugimi astronomi za spremljanje tega sistema pred, med in po njegovem najbližjem pristopu. S pomočjo štirih teleskopov Fred Lawrence Whipple Observatory so zaznali gama žarke iz izjemno kratkih utripov Čerenkovega sevanja, ki se pojavijo na nebu, ko jih absorbira zemeljska atmosfera.
Začetna opažanja, izvedena leta 2016, so razkrila šibke emisije gama žarkov, ki so bile skladne z dejstvom, da je binarni sistem vgrajen v zvezdnato drevesnico. "Ta enakomerna emisija na nizki ravni je najverjetneje iz meglice, ki jo ves čas napaja pulsar," je dejal Ralph Bird, podoktorski raziskovalec na kalifornijski univerzi v Los Angelesu, ki je imel vodilno vlogo v kampanji VERITAS.
Znanstveniki so zato čakali, da bodo zvezde dosegle najbližjo točko v svoji orbiti, da bi videli, ali se bo kaj spremenilo. Po besedah Alicia López Oramas, raziskovalke z MAGIC na Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), in enega od ustreznih avtorjev študije, "naj bi tak edinstven sistem med tem pristopom oddajal zelo visoko energijske gama žarke in te priložnosti ni bilo mogoče izpustiti. "
Do septembra so se stvari začele drastično spreminjati. Kot je navedel Tyler Williamson, študent na oddelku za fiziko in astronomijo Univerze v Delawareu in drugi ključni sodelavec VERITAS-a:
»Tok gama-zraka, ki smo ga opazili septembra, je bil dvakrat večji od prejšnje vrednosti. Med najbližjim pristopom med zvezdo in pulsarjem se je novembra 2017 tok v samo eni noči povečal za 10-krat. "
Da bi pojasnili takšno vedenje, se je ekipa v svojih opažanjih ujemala s teoretičnimi modeli, ki temeljijo na najnovejših teorijah o pulzarjih, diskih naplavin in iz njih izhajajočih emisijah. To se je izkazalo za neuspešno, zaradi česar so ugotovili, da so potrebne pomembne revizije, ki vključujejo boljše informacije o srečanju med dvema zvezdama.
Skratka, potrebno je več opazovanj tega binarnega para, preden je mogoče pravilno modeliranje. To ne preseneča, saj je ta sistem le drugi primer binarnega pulsarjevega sistema, ki ima emisijo VHE gama-žarkov. Kljub temu so bila opažanja, ki sta jih zbrali obe skupini, neprecenljiva, glede na to, da so bila v vseh prejšnjih razlagah vedenja pulzarnih binarnih baterij VHE gama-žarki špekuliranje.
V prihodnjih letih znanstveniki načrtujejo, da bodo še naprej opazovali ta in druge pulsarje za spremljanje eksotičnega vedenja, ki prihaja iz tega ekstremnega tipa predmeta. In če bodo za ta sistem lahko razvili ustrezne modele, bo to za znanstvenike neizmerno koristno, saj bo ponudilo vpogled v rojstvo in razvoj kompaktnih predmetov - od pulsarjev do binarnih sistemov s črno luknjo.
Kot je dejal Wystan Benbow, astrofizik s področja CfA, je „nadaljnje vlaganje v delovanje edinstvenih in vodilnih objektov, kot je VERITAS, kritično in bo zagotovilo nadaljnje priložnosti za dosego transformativne znanosti“.
Sodelovanje VERITAS je skupina 80 znanstvenikov iz 20 institucij s sedežem v ZDA, Kanadi, Nemčiji in na Irskem. Študija, ki opisuje njihove ugotovitve, se je nedavno pojavila v Pisma astrofizičnega časopisa. Observatorij Fred Lawrence Whipple upravlja Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).
