Тайна, связанная с внезапным замедлением магнитара

5 октября 2020 года магнетар, особый тип нейтронной звезды, внезапно уменьшил скорость своего вращения — очень редкое и в то же время загадочное явление.

Научное объяснение такого поведения пока не определено. Группа ученых под руководством Мэтью Г. Баринга, профессора кафедры физики и астрономии Университета Райса в Техасе, выдвинула конкретную гипотезу. Замедление вращения может быть вызвано вулканоподобным извержением на поверхности магнетара, которое распространило ветер частиц в космос.

Магнетары и снижение скорости вращения

Нейтронная звезда представляет собой заключительную стадию жизни массивной звезды, более тяжелой, чем наше Солнце. В момент смерти внешние слои звезды взрываются, а внутреннее ядро коллапсирует само на себя, порождая нейтронную звезду.

Эти объекты очень компактны, содержат около 1,4 солнечных масс в сфере радиусом 10 километров и имеют период вращения порядка секунды. В частности, магнетары — это нейтронные звезды, характеризующиеся очень интенсивными магнитными полями, в триллионы раз превышающими магнитное поле Земли.

В целом, скорость вращения нейтронных звезд медленно уменьшается с течением времени. Эти источники излучают радиацию и теряют энергию за счет энергии вращения. Следовательно, они вынуждены замедляться. Однако в редких случаях эти объекты могут замедляться внезапно.

Примером может служить событие, наблюдавшееся в октябре 2020 года с участием магнетара SGR 1935+2154. Авторы исследования регулярно отслеживали рентгеновское излучение этого источника с помощью телескопов NASA NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) и ESA XMM-Newton. Но они не обнаружили никаких аномалий в этом энергетическом диапазоне.

Однако в течение нескольких дней после резкого замедления SGR 1935+2154 испустила три скоротечных импульса в радиодиапазоне, называемых быстрыми радиовсплесками (FRB), после чего последовал месячный импульс радиоизлучения. Учитывая редкость медленных импульсов и радиосигналов, испускаемых магнетарами, их синхронность позволяет предположить связь между этими событиями.

Уникальное событие

Выдвинутая гипотеза может рассеять туман загадочности, окружающий эти конкретные объекты. Исследователи утверждают, что внезапное замедление связано с бурным событием, подобным извержению вулкана, которое вызывает импульсивное рассеивание плазмы.

В частности, если это рассеивание происходит вблизи магнитного полюса звезды, возникает ветер частиц, который может изменить ее магнитное поле. Это, в свою очередь, вызовет резкое замедление магнетара и генерацию радиоволн. В связи с этим Бэринг заявляет:

Была выдвинута гипотеза, что нейтронные звезды могут иметь на своей поверхности эквивалент вулканов. Наши результаты показывают, что это может быть именно так. И что в данном случае разрыв, скорее всего, произошел на магнитном полюсе звезды или вблизи него.

Событие на SGR 1935+215, произошедшее в октябре 2020 года, считается уникальным. Наблюдалось несколько магнетаров, связанных с переходными радиоимпульсами, но это первый случай, когда радиоизлучение было зарегистрировано почти одновременно с внезапным замедлением вращения.

Гипотеза о ветре частиц, испускаемом звездой и распространяющемся в пространстве, который изменяет геометрию магнитного поля и вызывает увеличение периода вращения, может пролить свет на тайны, окружающие магнетары. «Интерпретация ветра позволила бы понять, почему возникает радиоизлучение. Это может дать новые знания, которых у нас раньше не было«, — заключает Бэринг.