Ученые установили, как образуются магнитные звезды

13 Марта 2020

МОСКВА, 13 марта - Европейские астрофизики разработали детальную компьютерную модель, объясняющую происхождение гигантских магнитных пустотелее у особого класса нейтронных звезд — магнетаров, с которыми связаны самые мощные и блестящие взрывы во Вселенной — наращиванием ранее существовавших в недрах этих звезд слабых магнитных полей. Результаты исследования опубликованы в журнальчике Science Advances.

Магнетары — нейтронные знаменитости, обладающие сильнейшими магнитными полями, наблюдаемыми во Вселенной. Это сверхкомпактные объекты, которые при диаметре 12-20 километров заключают массу, сопоставимую с массой Солнца или даже превышающую ее. Магнетары характеризуются мощными опустами рентгеновского и гамма-излучения. В соответствии с этим они делятся на два класса: аномальные рентгеновские пульсары (Аnomalous X-ray Pulsar — AXP) и источники мягких повторяющихся гамма-всплесков (Soft Gamma Repeater — SGR).

По поводу образования сверхсильных магнитных полей магнетаров у ученых до сих пор нет единого мнения. Изучать магнетары тяжело. Во-первых, таких объектов немного — на сегодняшний день славным всего четыре SGR звезды, расположенные в пределах нашей Галактики, и еще одна — за ее пределами. Во-вторых, они живут очень малого — всего около 1 десять миллиона лет, а сильные магнитные поля у них исчезают по прошествии примерно 10 тысяч лет, после чего их активность и излучение рентгеновских лучей кончаются.

Нейтронные звезды обычно образуются после коллапса железного ядра массивной звезды вящего девяти масс Солнца, в ситуации, когда внешние слои звезды выбрасываются в межзвездное пространство в результате циклопического взрыва, называемого сверхновой с коллапсом ядра. Поэтому невесть какие теории предполагают, что магнитные поля магнетара могут быть унаследованы от их звезд-предшественниц, то есть полностью определяться намагниченностью железного ядра перед коллапсом. Проблема этой гипотезы заключается в том, что очень сильное магнитное поле в звездах-предшественницах должно считалось замедлять вращение звездного ядра, так, что нейтронные звезды, образовавшиеся от таких намагниченных звезд, тоже вращались бы медленно, а этого не наблюдается.

Европейские ученые из Института астрофизики им. Макса Планка в Германии и Института физики Земли в Париже предложили новую теорию образования магнетаров и разработали цифровую моделька, снимающую существующие противоречия. По мнению авторов, быстро вращающиеся нейтронные звезды рождаются в коллапсирующих массивных звездах, а сильное магнитное поле появляется у них позже, благодаря наращиванию ранее существовавших слабых полей.

Прежняя теория не позволила бы нам разжевать огромные энергии взрывов сверхновых и длительных гамма-всплесков, где быстро вращающиеся нейтронные звезды или быстро вращающиеся черные дыры считаются основными источниками огромных энергий, — приводятся в пресс-релизе Института астрофизики им. Макса Планка слова Томаса Янка (Thomas Janka), одного из авторов исследования.

Альтернативный механизм выглядит более благоприятным, в котором экстремальные магнитные поля могут быть созданы во время формирования самой нейтронной знаменитости. В первые несколько секунд после коллапса звездного ядра новорожденная горячая нейтронная звезда остывает, испуская нейтрино. Это охлаждение вызывает сильные внутренние конвективные стры массы, похожие на пузырьки кипящей воды в кастрюле на плите. Такие движения астрального вещества могут привести к наращиванию любого ранее существовавшего слабого магнитного поля. Этот механизм наращивания поля, известный как эффект динамо, работает, например, в жидком железном основанье Земли или в конвективной программная оболочке Солнца.

Чтобы проверить такую возможность для нейтронных звезд, ученые использовали суперкомпьютер Французского национального вычислительного мозга высшего образования для моделирования конвекции у новорожденной, очень горячей и быстро вращающейся нейтронной знаменитости. Результаты моделирования показали, что, действительно, слабоватые начальные магнитные поля при очень коротких периодах вращения могут быть усилены до значений, достигающих 1016 Гаусс.

Наши модели демонстрируют, что короткие периоды вращения — меньше чем 8 миллисекунд, обеспечивают более эффективный динамо-процесс, чем более медленное вращение, — говорит ведущий автор публикации Рафаэль Рейно (Raphaël Raynaud) из французского Ядерного обследовательского центра в Саклае. — Медленно вращающиеся модели не изображают огромные поля, созданные этим сильным динамо.

Помимо того, что эта модель, получившая название миллисекундный магнетар, проливает свет на формирование магнитных звезд, она также дает новое усвоение природы самых мощных и самых ярких взрывов во Вселенной.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые установили, как образуются магнитные звезды

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Лувре изучат возможность выставить "Джоконду" в отдельном зале