En professionell astrofysiker och en amatörastronom har samarbetat för att avslöja överraskande detaljer om ett ovanligt millisekunds pulsar (MSP) binärt system som består av en av de snabbast snurrande pulsarna i vår galax och dess unika följeslagare.

Deras observationer, att publiceras i Astrofysisk tidskrift i december, är de första som identifierar "stjärnfläckar" på en MSP:s följeslagare. Plus, observationerna visar att följeslagaren har ett starkt magnetfält, och ge ledtrådar till varför pulsarer i vissa MSP -binärer slås på och av.

John Antoniadis, en Dunlap -stipendiat med Dunlap Institute for Astronomy &Astrophysics, University of Toronto, och André van Staden, en amatörastronom från Sydafrika, analyserade observationer av ljusstyrkan hos den medföljande stjärnan gjord av van Staden under en 15-månadersperiod, med sitt 30 cm reflektorteleskop och CCD -kamera i sitt bakgårdsobservatorium i Western Cape. Analysen avslöjade en oväntad stigning och nedgång i stjärnans ljusstyrka.

I en typisk MSP -binär, tyngdkraften hos pulsaren snedvrider formen på följeslagaren, dra den till en tårform. När det cirkulerar pulsaren, vi ser en cyklisk uppgång och nedgång i följeslagarens ljusstyrka. Ledsagaren är ljusast vid två punkter i sin bana, när vi ser den breda, rivformad profil; det är svagast mitt emellan de två punkterna, när vi ser det minsta, cirkulär profil. Naturligtvis, ljuskurvan som mäter ljusstyrkan stiger och sjunker i takt med följeslagarens omloppsperiod.

Men Antoniadis och van Stadens observationer avslöjade att ledsagarens ljusstyrka inte var synkroniserad med dess 15-timmars omloppsperiod; i stället inträffar stjärnans toppar i ljusstyrka successivt senare i förhållande till följeslagarens omloppsposition.

Antoniadis och van Staden drog slutsatsen att detta orsakades av "stjärnfläckar", motsvarande vår sols solfläckar, och att fläckarna sänkte stjärnans ljusstyrka. Vad mer, fläckarna var mycket större i förhållande till följeslagarens stjärna än vår sols solfläckar.

De insåg också att följeslagaren inte är tidligt låst för pulsaren - som månen är för jorden. Istället, de drog slutsatsen att följeslagarens rotationsperiod är något kortare än dess omloppsperiod, vilket resulterar i den oväntade ljuskurvan.

Förekomsten av stjärnfläckar fick också medarbetarna att dra slutsatsen att stjärnan har ett starkt magnetfält, en förutsättning för sådana platser.

En dedikerad icke-professionell astronom under många år, van Staden har ett särskilt intresse för pulsarer och kom 2014 på Antoniadis forskningswebbplats med MSP -binärer med optiska följeslagare.

"Jag noterade att det binära systemet MSP J1723-2837 är väl lämpat för observationer från Sydafrika, säger van Staden, "och att en ljuskurva ännu inte hade fastställts för just detta system."

"Jag insåg också att observationer var knappa eftersom proffs inte har lyxen att använda professionella instrument för kontinuerliga observationer. Å andra sidan, icke-proffs kan göra dessa långsiktiga observationer. "

"Datauppsättningen var olik allt jag någonsin sett, "säger Antoniadis om att ta emot van Stadens data, "både när det gäller kvalitet och tidsperiod. Och jag uppmanade André att fortsätta observera så länge som möjligt."

Observationer som van Stadens är avgörande för att svara på frågor om utvecklingen och det komplexa förhållandet mellan MSP och dess följeslagare i "svarta änkan" och "redback" -filerna - stjärnpar där pulsaren, som dess araknidnamn, slukar sin följeslagare.

I ett vanligt scenario, en nybildad neutronstjärna matas från gas som dras gravitationellt från följeslagaren. När pulsaren ökar massan, det får också vinkelmoment och snurrar snabbare.

Så småningom, neutronstjärnan roterar hundratals gånger i sekunden. Vid denna tidpunkt, den går in i nästa fas av sin utveckling. Neutronstjärnan börjar avge strålar av intensiv strålning som vi ser som en snabbt pulserande signal:en pulsar föds.

Vid denna tidpunkt, pulsaren börjar också avge intensiv gammastrålning och en stark stjärnvind som stoppar materialflödet från sin granne. Ledsagaren kannibaliseras inte längre av pulsaren, men det har bara handlat med de medel som det konsumeras. Nu är strålningen och vinden från pulsaren så intensiv att de börjar urholka den dömda stjärnan.

Så komplexa som dessa MSP -binära system är, de har bara blivit mer förvirrande de senaste åren med observationer om att pulsarer stängs av och återgår till ett tillstånd där de matar ut material från sin följeslagare - och att de kan göra denna övergång flera gånger.

Det har föreslagits att pulsarens stjärnvind och strålning kan ligga bakom övergången. Men ett ytterligare resultat från Antoniadis och van Stadens observationer är att stjärnvinden från pulsaren inte påverkar följeslagaren.

Vanligtvis, en pulsars starka stjärnvind och intensiva strålning ger en "hotspot" på pulsarsidan av följeslagaren. Det är som om stjärnan har en "dag" och "natt" sida. Men närvaron av hotspot kunde inte detekteras i data. Detta kan innebära att vinden antingen helt saknas eller blåser i en annan riktning än mot stjärnan.

Hur som helst, detta tyder på att följeslagarens magnetfält - och inte pulsarens stjärnvind och strålning - kan vara mekanismen som stänger av pulsarer.