Астрономы обнаружили три сбоя вращения у пульсара PSR J1637−4642, молодой нейтронной звезды с периодом вращения около 154 мс. До первого события объект наблюдали 9,5 года без зарегистрированных глитчей, а затем его частота вращения резко выросла на 17,54 мкГц. Моделирование крупнейшего сбоя показало, что в процессе участвовал сверхтекучий слой во внутренней коре звезды.
За PSR J1637−4642 следили на радиотелескопе Murriyang в обсерватории Паркс с 19 февраля 2009 года по 6 октября 2024-го. Наблюдения проводили примерно раз в две-четыре недели, однако из-за слабого радиоизлучения пульсара исследователи получили лишь 166 надёжных измерений времени прихода импульсов. По этим данным удалось восстановить изменения скорости вращения объекта.
Глитч — это внезапное увеличение частоты вращения пульсара. Обычно нейтронная звезда постепенно замедляется, но при таком событии её вращение скачком ускоряется. Первый глитч PSR J1637−4642 произошёл около MJD 58352, что соответствует 2018 году, и стал крупнейшим из трёх зарегистрированных эпизодов: относительное изменение частоты составило 2,703(3) × 10−6.
После первого глитча астрономы зафиксировали ещё два. Второй произошёл около MJD 59443, почти через три года после крупнейшего, а третий — около MJD 60445, ещё примерно через 2,74 года. Размеры этих событий различались: второй глитч изменил частоту на 2,2(1) × 10−9, третий — на 27,6(2) × 10−9.
Только после первого события учёные увидели заметное экспоненциальное восстановление. Его феноменологическая шкала времени составила 67(8) дней, а доля возвращённого изменения частоты достигла 0,015(1), или примерно 1,5%. Остальная часть ускорения сохранилась, а модуль скорости замедления пульсара вырос необратимо.
У второго глитча значимого восстановления не нашли. После третьего события данных было мало: до конца набора наблюдений оставалось около пяти месяцев, а исследователи располагали лишь двумя точками измерений, полученными из шести времён прихода импульсов. Поэтому для него также не удалось надёжно выделить затухающую составляющую.
Для крупнейшего глитча команда применила модель вихревой ползучести. В ней вращение сверхтекучего вещества обеспечивают квантованные вихри. Их взаимодействие с ядерной решёткой во внутренней коре нейтронной звезды может удерживать запас углового момента, а резкое высвобождение вихрей передаёт этот момент коре и ускоряет вращение пульсара.
Байесовский анализ постглитчевого поведения дал долю момента инерции сверхтекучей области 0,0187 с погрешностью от −0,0001 до +0,0002. С наблюдаемым восстановлением связали резервуар, на который приходится около 1,8% полного момента инерции звезды. Авторы считают такое значение совместимым со сверхтекучим веществом внутренней коры.
Физическая модель оценила собственное время релаксации в 102 ± 3 дня. При типичных для внутренней коры энергиях закрепления вихрей это соответствует внутренней температуре порядка 108 К. Авторы подчёркивают, что всего три зарегистрированных глитча не позволяют установить устойчивую периодичность: интервалы между ними составили 9,5 года, затем около трёх и 2,7 года.