В центре Млечного Пути должно быть много пульсаров, но по какой-то причине мы не можем их найти. Новое исследование выявило кандидата в пульсары очень близко к центру Галактики. Если это подтвердится, появится возможность проверить общую теорию относительности.

Предварительное открытие было сделано в ходе обзора Breakthrough Listen Galactic Center Survey. Это одно из самых чувствительных исследований по поиску пульсаров в сложной центральной области Млечного Пути.

Открытие описано в статье «О самом глубоком поиске пульсаров в центре Галактики и исследовании интригующего кандидата в миллисекундные пульсары», опубликованной в журнале The Astrophysical Journal. Её ведущий автор — Карен Перес, недавно защитившая докторскую диссертацию в Колумбийском университете.

Исследование основано на примерно 20 часах наблюдений центра Галактики с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк в Западной Виргинии. Поиск был нацелен на самые яркие пульсары, которые астрофизики ожидают там найти. «Среди 5282 потенциальных сигналов мы выявили интересного кандидата в миллисекундные пульсары с периодом 8,19 мс...», — пишут авторы статьи. Они поясняют, что источник оставался стабильным в течение часа сканирования. «Мы не можем сделать окончательный вывод о кандидате из-за неоднозначных результатов этих тестов и, в более широком смысле, из-за того, что он не был обнаружен в последующих наблюдениях», — отмечают они.

Когда речь заходит о ядре Млечного Пути, всегда возникает проблема «отсутствующих пульсаров». Несмотря на неоднократные попытки поиска и тот факт, что этот регион плотно заселён звёздами и должен быть полон пульсаров, обнаружено лишь несколько из них. «Это усугубляет проблему отсутствующих пульсаров в ядре Млечного Пути, укрепляя идею о том, что сильное рассеяние и/или экстремальная орбитальная динамика могут скрывать сигналы пульсаров в этой области», — пишут авторы.

Кандидат получил название BLPSR — от «Breakthrough Listen Pulsar». Если его существование подтвердится, это может пролить свет на ограничения или проблемы наших методов поиска и, возможно, открыть путь для других открытий.

Обнаружение этого объекта может стать настоящим подарком для учёных и по другой причине. Пульсары иногда называют космическими маяками. Это сильно намагниченные нейтронные звёзды, которые быстро вращаются. Они излучают электромагнитное излучение со своих полюсов, и когда их полюса направлены на Землю, мы можем видеть это излучение. Сигнал пульсирует — появляется и исчезает по мере их вращения. Этот пульсар является миллисекундным, то есть интервал между сигналами составляет 8,19 мс. Его расположение рядом со Стрельцом A*, сверхмассивной чёрной дырой в центре Млечного Пути, — удачное совпадение.

Вблизи галактического центра известно шесть пульсаров, но ни один из них не находится достаточно близко, чтобы мы могли проверить ОТО. «Хотя эти открытия подтверждают наличие большой популяции пульсаров вблизи центра Галактики, ни один из них не находится достаточно близко (в пределах парсека) к сверхмассивной чёрной дыре, чтобы исследовать её гравитационное поле», — пишут авторы. Они расположены так далеко от чёрной дыры, что даже не упоминаются в этом исследовании.

Если существование BLPSR удастся подтвердить, его можно будет использовать для проверки общей теории относительности.

«Любое внешнее воздействие на пульсар, например гравитационное притяжение массивного объекта, приведёт к аномалиям в этом стабильном поступлении импульсов, которые можно измерить и смоделировать», — пояснил в пресс-релизе соавтор исследования Славко Богданов, научный сотрудник Колумбийской астрофизической лаборатории. «Кроме того, когда импульсы проходят вблизи очень массивного объекта, они могут отклоняться и испытывать временны́е задержки из-за искривления пространства-времени, как предсказывает общая теория относительности Эйнштейна».

Такая конфигурация — чрезвычайно точные часы, вращающиеся в непосредственной близости от экстремальной гравитационной среды, — позволила бы провести «беспрецедентные испытания» ОТО. Впервые учёные могли бы получить точные измерения пространства-времени вблизи сверхмассивной чёрной дыры. Это чрезвычайно важная и долгосрочная цель изучения центра Галактики. Любые отклонения во времени сигнала пульсара дают нам информацию о пространстве-времени. Это позволило бы физикам измерить эффект «увлечения инерциальных систем отсчёта» и, среди прочего, проверить «гипотезу об отсутствии волос».

Проблема в том, что, хотя BLPSR однажды всё же обнаружили, в последующих наблюдениях он не проявлялся. Исследователи объясняют, что сигнал мог возникнуть из-за фонового шума. «В свете этих факторов — и учитывая чрезвычайные последствия обнаружения пульсара вблизи Стрельца A* — мы по-прежнему скептически относимся к BLPSR и подчёркиваем, что прежде чем утверждать его астрофизическое происхождение, необходимо представить гораздо более веские доказательства».

Breakthrough Listen публикует свои данные, чтобы другие исследователи могли их тщательно изучить. Учёные также планируют провести более чувствительные исследования галактического центра.

«Мы с нетерпением ждём, что покажут последующие наблюдения этого кандидата в пульсары, — сказала ведущий автор Карен Перес. — Если он подтвердится, это поможет нам лучше понять как нашу Галактику, так и общую теорию относительности в целом».

Необходимы дальнейшие наблюдения, и авторы отмечают, что Square Kilometer Array может обнаружить и подтвердить наличие пульсаров в центре Галактики.

«Обнаружение, подтверждение и измерение времени пульсара на близкой орбите вокруг Стрельца A* остаётся одной из ключевых задач для проверки общей теории относительности, понимания сверхмассивной чёрной дыры и исследования плотной и турбулентной среды в центре нашей Галактики, — пишут авторы. — Такие исследования в конечном итоге раскроют давно предполагаемую популяцию пульсаров или ещё больше усугубят проблему отсутствующих пульсаров в центре Галактики».