Существующим физическим теориям понадобится пересмотр

Магнитары — замагниченные нейтронные звезды — поставили перед астрономами трудную загадку: их способность резко тормозить может привести к пересмотру существующих физических теорий.

Нейтронные звезды — одни из самых экзотичных компактных объектов во Вселенной, по необычности свойств, уступающие, пожалуй, только черным дырам, — представляют исключительный интерес для астрономов. Эти небольшие, диаметром порядка 20 км сверхтяжелые шары образуются после коллапса массивных звезд.

Заключенная в таком объеме масса создает огромную плотность, при которой чайная ложка вещества весит порядка миллиарда тонн.

При этом силы тяготения на нейтронной звезде уравновешиваются давлением так называемого вырожденного нейтронного газа. Условия, в которых находится вещество, невозможно создать ни в одной лаборатории на Земле.

«Проспорил бутылку вина за темную материю»

Рассказ о ключевых прорывных направлениях в науке, представленных медиакорпорацией Tomson Reuters в отчете top 100 Research Fronts, «Газета.Ru» при... →

Магнитары — особые типы нейтронных звезд, обладающие экстремальным магнитным полем, в триллионы раз более сильным, чем естественное поле Земли. На сегодняшний день науке известно не более 20 таких замагниченных звезд. Магнитары могут вращаться с бешеной скоростью (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту) и иногда вспыхивают в рентгеновском диапазоне, что может фиксироваться обсерваториями на Земле и в космосе.

Важной особенностью всех нейтронных звезд и магнитаров в частности является замедление вращения — это происходит из-за взаимодействия заряженной коры звезды с собственным магнитным полем и потерь энергии на излучение частиц. Это замедление фиксируют, оценивая постепенное увеличение периода пульсаций нейтронных звезд в радио- или рентгеновском диапазоне.

Однако иногда в поведении таких звезд наблюдается «заскок» — без видимых причин скорость вращения скачкообразно увеличивается, после чего продолжает падать с прежней скоростью.

Такие явления наблюдаются часто, они получили название глитчей (glitch --«сбой»).

Глитчи не означают, что звезда начинает вдруг резко раскручиваться, — просто период вращения может внезапно уменьшиться на несколько миллионных долей секунды. Согласно современным представлениям, так происходит из-за того, что разные составляющие звезды вращаются независимо друг от друга: если твердая кора тормозится магнитным полем, то сверхтекучая составляющая звезды, в которую входят и нейтроны, с корой почти не связана и потому не тормозится. В определенный период эти компоненты обмениваются вращательным моментом, в результате чего сверхтекучая компонента замедляется, а кора (для наблюдателя с Земли и вся звезда) — наоборот, получает кратковременную прибавку к вращению.

Наблюдая сотни глитчей, раскручивающих нейтронные звезды, астрономы были спокойны: считалось, что механизм их появления понятен.

Однако поведение магнитара 1E 2259+586, находящегося в 10 тыс. световых лет от нас, показало, что, возможно, механизм этот понят, да не так.

Эйнштейн устоял перед белым карликом

Астрономы решили проверить применимость Общей теории относительности Эйнштейна в одном из самых экзотичных уголков Вселенной. В условиях экстремальной... →

Магнитар, открытый еще в 1981 году, оборачивается вокруг своей оси за семь секунд. Это подтверждалось наблюдениями орбитальной обсерватории Swift: пульсации в ренгтеновском диапазоне указывали на замедление звезды, наблюдаемое у всех подобных магнитаров. Однако 28 апреля 2012 года было замечено, что период внезапно возрос на 2 миллионных секунды.

Иначе говоря, магнитар внезапно не ускорился, а замедлился! «Мы назвали это антиглитчем, так как он воздействовал на звезду совершенно иначе, чем мы наблюдали с нейтронными звездами раньше», — говорит Нейл Герелс, автор работы, опубликованной в Nature.

А за неделю до внезапного торможения магнитар вызвал короткую вспышку в рентгеновском диапазоне, зафиксированную космическим телескопом Fermi. Ученые считают, что эта 36-миллисекундная вспышка сопровождала внутренние процессы, заставившие магнитар внезапно переключиться в режим торможения. «Мы и ранее наблюдали мощные рентгеновские вспышки на магнитарах. Однако антиглитч стал для нас сюрпризом. Это говорит о том, что внутри этих странных объектов происходит что-то принципиально новое», — говорит Виктория Каспи из Университета Макгилла. Что именно тормозит магнитар, ученые не знают. Возможно, виноваты внешние причины, иначе астрономам придется пересмотреть взгляды на внутреннее строение нейтронных звезд.

Средневековый гамма-всплеск

Аномально высокую долю «космического» углерода-14 в срезах японских кедров 8 века нашей эры можно объяснить близким к Земле... →

«Один из вариантов объяснения антиглитча — то, что у сверхтекучей жидкости есть дополнительные резервуары вращения, которые могут вращаться не быстрее, а медленнее, чем кора. Тогда в какой-то момент, перестроившись, они могут отнять скорость у коры и замедлить вращение звезды», — считает доктор физико-математических наук, в.н.с. ГАИШ МГУ, специалист по нейтронным звездам Сергей Попов.

Однако, возможно, причина торможения магнитара — внешняя, и кроется она в магнитном поле. «Магнитного поля у магнитара «много», в нем заключено много энергии. И Андрей Белобородов с компанией год назад «придумали» другой механизм торможения. Теперь мы точно имеем новую загадку. Для меня лично предпочтительной выглядит идея с магнитосферой, а не с внутренним строением. В таком случае тогда антиглитчи — это свойство именно магнитаров, то есть нейтронных звезд с большими полями», — считает астроном.