10.06.2013 10:00

Странный магнетар интригует ученых

Необычные звезды Вселенной, магнетары, поражают своими физическими свойствами. Изучаются они сравнительно недавно. И каждый из них становится объектом координированных исследований. Недавно внимание астрофизиков привлек нестандартный магнетар SGR 0418 из созвездия Орла. Его внешнее магнитное поле куда более слабое, чем обычно у таких объектов.

Фото:

В различных длинах волн электромагнитного диапазона группы наблюдателей исследуют стремительные превращения этого экзотического объекта, и тогда появляется общая картина, пригодная для теоретической обработки и осмысления. И хотя магнетары только ждут своей классификации, но уже становится понятно, что они довольно разнообразны. Об этом говорят результаты наблюдений космических миссий: рентгеновского телескопа Чандра и других.

Магнетары проявляют себя всплесками мощного гамма- и рентгеновского излучения и представляют собой особый тип нейтронных звезд, которые порождаются взрывами сверхновых массивных звезд с начальной массой порядка 40 масс Солнца. При вспышке сверхновой звезды, исчерпавшей термоядерное топливо, ее ядро испытывает чудовищное сжатие — гравитационный коллапс, там рождается нейтронная звезда диаметром ~15-25 км, а наружные слои разлетаются, генерируя ярчайший всплеск свечения сверхновой.

Читайте также: Пульсары стареют из-за воровства

Существование магнетаров было теоретически предсказано в 1992 году. Ну, а реальность бытия этих компактных, чудовищно плотных и обладающих магнитным полем невероятной интенсивности (до 10¹¹Тл) объектов признана с 1998 года по наблюдениям мощной вспышки гамма и рентгеновского излучения от источника SGR 1900+14 в созвездии Орла. Их жизненный звездный цикл составляет всего 10 000 лет.

Нейтронные звезды стремительно обращаются вокруг своей оси: от нескольких оборотов с секунду до одного оборота за несколько секунд. Чрезвычайно быстро для столь массивных тел! При этом выстреливают мощнейшими потоками рентгена или гамма-лучей, их источником энергии служит магнитное поле гигантской напряженности. Магнетары выделены в отдельный тип именно потому, что их магнитные поля на их поверхности в десятки и тысячи раз могут превышать таковые обычной нейтронной звезды.

Но сложившееся представление было нарушено обнаружением магнетара SGR 0418+5729 (сокращенно SGR 0418) — его магнитное поле на поверхности совершенно типично для обычной нейтронной звезды. Астрофизики анализировали данные об SGR 0418 более трех лет, используя космические миссии Chandra, XMM-Newton, Swift и RXTE. Были получены точные оценки внешнего магнитного поля SGR 0418 по изменениям скорости его вращения во время рентгеновских вспышек. При рентгеновских вспышках на SGR 0418 происходят "коротрясения", разрываются оболочки нейтронной звезды — это результат реализации напряжений, накопленных под поверхностью магнетара из-за его сверхсильного магнитного поля.

Магнетар SGR 0418, по оценочным расчетам ученых, эволюционирует примерно 550 тысяч лет. Для магнетара это очень солидный возраст, он патриарх среди большинства других известных подобных объектов, и с момента его рождения магнитное поле на поверхности данной звезды значительно ослабло. Но у внутреннего магнитного поля, видимо, еще достаточно энергии для производства рентгеновских вспышек, поскольку они наблюдаются. Следует заметить, что наличие у магнетара SGR 0418 относительно низкого поверхностного магнитного поля впервые было выявлено еще в 2010 году, а накопление данных подтвердило это важное сведение.

Знания о SGR 0418 способствуют поискам других старых магнетоаров, скрывающих свое сильное магнитное поле под поверхностными слоями коры нейтронной звезды. Возможно, таких звездных объектов гораздо больше, чем полагали ранее, и соответственно подобные объекты рождаются в 5-10 раз чаще, чем следовало из более ранних оценок. Звездное население старожилов еще более увеличит их численность .

Компьютерное моделирование магнитного поля на поверхности юного магнетара SGR 0418 показало, что в момент рождения оно было очень сильным. Возможно, что родительская звезда обладала сильным магнитным полем, которое было унаследовано этим объектом. Это самое простое предположение, есть и другие, в которых сильные магнитные поля возникают из-за быстрого вращения тел нейтронных звезд в процессе коллапса сверхновых родительских звезд.

Интересны следствия из полученных о магнетарах сведений: если нейтронные звезды с сильными магнитными полями рождаются в большом количестве, это может обозначать, что существенная доля гамма-всплесков генерирована коллапсом звезд с образованием именно этих объектов, а не черных дыр. Кроме того, рождение магнетаров должно вносить свою долю в фон гравитационных волн, и она будет гораздо больше, чем полученная в ранних оценках. Это удивительно, но тщательная типизация слегка меняет общую картину Вселенной и ее эволюции.

Все самое интересное читайте в рубрике "Наука и техника"