Обнаружение тысячелетней циклической компоненты в эволюции вращения одиночных радиопульсаров

На основе анализа характеристик трехсот радиопульсаров было открыто существование тысячелетней цикличности в замедлении их вращения. Это явление, по-видимому, связано со сложным вращением нейтронной звезды, прецессирующей вокруг направления своего магнитного момента. Открытый эффект объясняет аномально большие наблюдаемые значения индексов торможения пульсаров, а также известные расхождения оценок их возрастов с возрастами соответствующих им остатков сверхновых. Впервые определены параметры циклической и вековой компонент торможения. Последние оказались близки к предсказываемым современными моделям потерь энергии пульсаров.

Завершено статистическое исследование статистических свойств выборки из 270 одиночных радиопульсаров с известными первыми и вторыми производными частоты вращения. Предложена модель замедления их вращения, состоящая из двух компонент, монотонной и долговременной циклической, и определены их параметры. Показано, что монотонная составляющая замедления описывается классическим магнитодипольным степенным законом с показателем торможения n~3, а большая величина амплитуды циклической составляющей обуславливает существенное изменение наблюдаемого темпа замедления (по отношению к магнитодипольному), а также полностью определяет наблюдаемые аномальные значения вторых производных и показателей торможения.

Важным следствием наличия циклической компоненты вариаций вращения пульсаров является отличие характеристических возрастов пульсаров в 0.5-5 раз от их секулярных значений. Это позволяет объяснить наблюдаемые расхождения между характеристическими и реальными возрастами некоторых объектов, а также очень большие значения, вплоть до 10^8 лет, характеристических возрастов некоторых старых пульсаров.

Предложена физическая модель, объясняющая циклическую компоненту наблюдаемого замедления долговременной прецессией нейтронной звезды вокруг её магнитной оси, которая, в частности, может быть обусловлена действием «аномального» тормозящего момента. В модели чисто магнитодипольного замедления, такой момент является следствием излучения в ближней зоне.

Рис. 1. Доверительные области для параметров замедления радиопульсаров - эволюционного показателя торможения n, средней относительной амплитуды вариаций первой производной <A> и её разброса sigma_A, полученные методом максимального правдоподобия. Области показаны в виде набора срезов пространства параметров при фиксированных sigma_A (верхняя часть) и n (нижняя). Замкнутые контуры ограничивают, соответственно, 65, 95 и 99% доверительные интервалы (99% интервалу соответствует самый внешний контур на всех рисунках). Значения эволюционного показателя торможения n, средней амплитуды вариаций <A> и её разброса sigma_A лежат в интервалах n ~ 2.5-4, <A> > 0.5 и sigma_A < 0.25.