Миллисекундные пульсары рождаются в двойных системах, где нейтронная звезда раскручивается за счёт переноса массы и углового момента от звезды-компаньона. Хорошо изучены начальные фазы аккреции и конечные продукты в виде радиопульсаров, но промежуточные стадии, когда система только что завершила активный перенос массы, остаются малонаселёнными наблюдениями. Работа стоит в русле исследований оптических компаньонов миллисекундных пульсаров в шаровых скоплениях, где уже найдено несколько подобных систем, но ни одна не была застигнута на столь раннем этапе эволюции белого карлика.
Использованы глубокие многополосные и многоэпохальные наблюдения космического телескопа «Хаббл» в девяти фильтрах от ближнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного диапазона, полученные в течение десяти лет. Положение пульсара из радионаблюдений MeerKAT было перенесено на эпоху оптических снимков с учётом собственного движения. В радиусе 0,1 угловой секунды найден единственный источник, совпадающий с пульсаром с точностью 0,02 угловой секунды. Для определения физических параметров компаньона его положение на диаграмме цвет-величина сравнивалось с теоретическими треками охлаждения гелиевых белых карликов разных масс методом максимального правдоподобия.
Компаньон COM-NGC362D имеет массу 0,18 ± 0,01 массы Солнца и эффективную температуру около 13 000 K, что соответствует фазе прото-белого карлика за 180 миллионов лет до начала охлаждения. Поскольку фаза прото-белого карлика для такой массы длится около 0,87 миллиарда лет, отделение от полости Роша произошло лишь около 0,69 миллиарда лет назад. Это самый молодой белый карлик-компаньон миллисекундного пульсара из известных. Обнаружены значительные вариации цвета в зависимости от длины волны: разница между наблюдаемым и модельным цветом меняется монотонно и достигает 0,8 звёздной величины при переходе от синих фильтров к красным. Такой тренд согласуется с самопоглощением света остаточным околозвёздным веществом, окружающим компаньона. Модель самопоглощения с оптической толщей τ10 = 0,18 и размером пылинок 0,05 мкм хорошо описывает большинство наблюдательных точек.
Работа впервые напрямую показывает, что остаточное вещество может сохраняться вокруг компаньона миллисекундного пульсара в течение значительной части фазы до охлаждения и создавать наблюдательные сигнатуры, не предсказанные стандартными моделями. Это отличает данную систему от ранее изученных соседей, где такие эффекты не наблюдались, и указывает на возможную систематическую ошибку в классификации молодых миллисекундных пульсаров с невырожденными компаньонами. Сходство с загадочной системой PSR J1816+4510 и недавно изученным компаньоном пульсара M2C позволяет предположить, что подобные переходные фазы не являются редкостью.
Тема может развиваться через поиск других систем в переходной фазе с помощью глубоких многоцветных обзоров шаровых скоплений и Галактики. Спектроскопические наблюдения высокого разрешения позволят измерить кривую лучевых скоростей компаньона и ограничить отношение масс в системе, а также обнаружить узкие линии металлов, характерные для вещества с низким давлением. Дальнейшее радионаблюдение с высоким временным разрешением поможет выявить неоднородности в распределении остаточного материала по изменениям меры дисперсии.
Результаты повлияют на интерпретацию оптических и радионаблюдений миллисекундных пульсаров в двойных системах, особенно на классификацию систем типа «красных пауков» и «чёрных вдов». Они также важны для понимания эволюции маломассивных гелиевых белых карликов и связи между маломассивными рентгеновскими двойными и миллисекундными пульсарами.
Получить спектры компаньона COM-NGC362D для измерения лучевых скоростей и поиска узких эмиссионных линий. Провести мониторинг радиопульсара NGC362D для поиска признаков неоднородного поглощения или рассеяния сигнала остаточным веществом.
Работа напрямую касается нерешённой проблемы связи между маломассивными рентгеновскими двойными и миллисекундными пульсарами: какие наблюдательные проявления имеют системы сразу после завершения переноса массы. Она также затрагивает вопрос о происхождении и времени жизни остаточных дисков или оболочек вокруг белых карликов-компаньонов, что важно для понимания эволюции тесных двойных систем в шаровых скоплениях.
Орбитальный период системы NGC362D составляет всего 0,17 суток, то есть около 4 часов. За это время компаньон успевает совершить полный оборот вокруг нейтронной звезды, а расстояние между ними меньше, чем расстояние от Земли до Луны.
В романе «Спин» Роберта Уилсона описаны звёздные системы, где остаточные диски вещества вокруг компактных объектов влияют на наблюдательные свойства и создают ложные сигнатуры. Здесь похожая идея реализуется в реальной астрофизике: остаточное вещество вокруг молодого белого карлика может имитировать признаки невырожденного компаньона.