Izmantojot NASA zondi RXTE, astronomiem ir izdevies atklāt pirmo ātro rentgenstaru pulsāru, kuru regulāri aptumšo otra sistēmas zvaigzne. Turpmākie šīs sistēmas novērojumi varētu palīdzēt izpētīt vienu no visblīvākajiem objektiem Visumā, kā arī pārbaudīt Einšteina relativitātes teoriju.
Pulsārs ir ātri rotējoša neitronu zvaigzne, kura izveidojusies, kolapsējot masīvas zvaigznes kodolam pārnovas sprādziena laikā. Neitrona zvaigznes masa parasti nedaudz pārsniedz Saules masu, bet diametrs ir aptuveni 60 000 reižu mazāks - 15 līdz 25 kilometri.
"Ir grūti noteikt precīzu neitronu zvaigznes masu, jo īpaši tas attiecas uz masas augšējo, teorētiski prognozēto robežu," teica Kreigs Markvords no NASA Godārda kosmisko lidojumu centra.
"Tādēļ mēs maz zinām par to izmēriem un iekšējo uzbūvi. Jaunatklātā sistēma varētu mums palīdzēt precizēt šos jautājumus."
Sistēmā Swift J1749.4-2807 10. aprīlī tika novērots uzliesmojums rentgenstaru spektrā. Šajā laikā RXTE novēroja trīs aptumsumus, reģistrēja rentgenstaru pulsāciju, kas apliecināja, ka šī neitronu zvaigzne ir pulsārs, kā arī konstatēja pulsācijas izmaiņas laika gaitā, kas liecināja par neitronu zvaigznes pārvietošanos pa orbītu.
J1749 tika atklāta 2006. gada jūnijā, kad mazāku uzliesmojumu reģistrēja NASA pavadonis Swift. Novērojumi liecināja, ka tā ir dubultzvaigžņu sistēma, kas atrodas aptuveni 22 000 gaismas gadu attālumā Strēlnieka zvaigznāja virzienā. Neitronu zvaigzne aktīvi patērēja otrās zvaigznes matēriju, veidojot akrēcijas disku.
"Tāpat kā lielākā daļa dubultzvaigžņu sistēmu, kurās novērota akrēcija, J1749 mēdz uzliesmot, kad akrēcijas diska nestabilitāte izraisa matērijas strauju pieplūdumu neitronu zvaigznei," pastāstīja Tods Stromeijers.
Pulsāra spēcīgais magnētiskais lauks novirza gāzes plūsmu uz zvaigznes magnētiskajiem poliem. Tādejādi enerģijas izdalīšanās notiek punktos, kas rotē kopā ar neitronu zvaigzni, radot ātru pulsāciju rentgenstaru spektrā. J1749 ap savu asi vienas sekundes laikā veic 518 apgriezienus. Iedomājieties pilsētas izmēra lodi, kas griežas tikpat ātri kā blendera asmeņi.
Novērotās rentgenstaru pulsācijas biežuma izmaiņas ļāva noskaidrot, ka zvaigznes riņķo ap kopēju masas centru un pilnu apli veic 8,8 stundās. Pēdējā uzliesmojuma laikā RXTE novēroja trīs aptumsumus, kad neitronu zvaigzne aizlido aiz normālās zvaigznes. Viens aptumsums ilgst 36 minūtes.
"Šī ir pirmā reize, kad mēs novērojam ātri rotējoša pulsāra rentgenstarojuma aptumsumus," teica Markvords. "Šī informācija mums ļāva ļoti precīzi aprēķināt otrās zvaigznes masu un izmērus."
J1749 sistēmas otrās zvaigznes masa ir aptuveni 70% no Saules masas, bet aptumsumi liecina, ka tās izmērs ir par aptuveni 20% lielāks, nekā vajadzētu būt atbilstoši tās masai un vecumam.
"Mēs domājam, ka zvaigznes atmosfēru ir uzpūtis starojums no neitronu zvaigznes, kura atrodas aptuveni 1,5 miljons kilometru attālumā,"
paskaidroja Markvords. "Papildus karstums būtiski ietekmē normālās zvaigznes virsmu."Markvords un Stromeijers atzīst, ka viņiem pietrūkst tikai viens mainīgais, lai precīzi noteiktu arī pulsāra masu, kas varētu būt 1,4 līdz 2,2 reizes lielāka par Saules masu.
"Mums vajag ieraudzīt sistēmas normālo zvaigzni ar optisko vai infrasarkano staru teleskopu," teica Stromaijers. "Tad mēs varēsim izmērīt tās kustību un iegūt to pašu informāciju par pulsāru, kādu mēs ieguvām par normālo zvaigzni, novērojot pulsāru."
Iespējams, ka, izmantojot pētījumus rentgenstarojuma spektrā ar RXTE, nevajadzētu pat meklēt šo zvaigzni.
Viena no relativitātes sekām ir tā, ka signāls, piemēram rentgenstarojuma pulsācija vai radio signāls, nedaudz aizkavējas laikā, kad tas lido garām masīvam objektam. Šo ideju pirmo reizi izvirzīja Irvins Šapiro no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta 1964. gadā. Šī aizkavēšanās tika demosntrēta, atstarojot radio signālus no Merkura un Venēras.
"Precīzi rentgenstarojuma pulsāciju mērījumi īsu brīdi pirms un pēc aptumsuma varētu atklāt ļoti detalizētu informāciju par šo sistēmu," teica Stromeijers. J1749 gadījumā prognozētā Šapiro aizture ir 21 mikrosekundes. RXTE lieliskā izšķirtspēja ļauj pamanīt pat septiņas reizes ātrākas izmaiņas.
2010. gadā trīs novērotie aptumsumi nav pietiekams datu apjoms, lai precīzi noteiktu aizturi. Pateicoties šiem mērījumiem ir izdevies noteikt normālās zvaigznes masas robežas. J1749 novērojumi tiks turpināti, lai nākamā izvirduma laikā RXTE paspētu savākt pietiekami daudz datu, lai izmērītu Šapiro aizturi.
RXTE, kurš startēja 1995. gadā, ir otra ilgākā NASA misija, kas joprojām darbojas. RXTE atklājumu sarakstā ir arī 1998. gadā ieraudzītais pirmais milisekunžu pulsārs, ap kuru novērota akrēcija - SAX J1808.4-3658.
