Космические пульсары активно пожирают всё вокруг

Сотрудники Пулковской астрономической обсерватории РАН впервые обнаружили свидетельства присутствия сильного магнитного поля в аккреционном потоке звездной системы.

Ранее нечто подобное обнаруживалось только применительно к черным дырам и нейтронным звездам, передает CyberSecurity.ru.

В 1971 году советский физик Виктор Шварцман впервые показал, что присутствие сильного магнитного поля в веществе, захватываемом черной дырой, может существенно изменить весь процесс поглощения в целом. Собственное магнитное поле потока, при определенных условиях, оказывается способным остановить процесс падения вещества на значительном расстоянии от черной дыры, которое именуется радиусом Шварцмана.

Советские ученые в 1974 году пришли к выводу, что влияние сильного поля аккреционного потока приводит к образованию вокруг черной дыры магнитной пластины, напоминающей аккреционный диск, но практически не вращающейся.

Последовавшие за этим многочисленные попытки найти подтверждения такого сценария не приводили к успеху в силу технических трудностей проверки предсказаний модели магнитной аккреции (поглощения) на черные дыры.

Положение, однако, радикально изменилось, когда сотрудниками Пулковской обсерватории впервые в мировой практике была предпринята попытка моделирования магнитной аккреции на нейтронные звезды, которые, находясь в составе массивных двойных систем, проявляют себя как рентгеновские пульсары.

Многие вопросы относительно природы этих "хорошо изученных" систем до настоящего времени остаются не отвеченными.

"На рассмотрение вопроса о возможности магнитной аккреции в рентгеновских пульсарах нас натолкнул очень высокий темп торможения вращения нейтронной звезды, эпизодически наблюдаемый в системе GX 301-2. Объяснить этот феномен в рамках стандартных моделей - сферической или дисковой аккреции - можно лишь предположив, что магнитное поле звезды превосходит 200 Гигагаусс. Однако величина магнитного поля оказывается в 100 раз меньше", - рассказывает сотрудник Пулковской астрономической обсерватории РАН Назар Ихсанов.

В 2011 году был обнаружен еще один объект со схожим поведением – астрономы обнаружили "заторможенные" останки сверхновой - рентгеновский пульсар SXP 1062, расположенный в оставшемся от взрыва плазменном облаке.

При относительно юном возрасте (всего 20 тыс. лет) эта нейтронная звезда вращается с удивительно долгим периодом (1062 секунды), который эпизодически увеличивается с высоким темпом.

Объяснить происхождение и поведение такого объекта в рамках стандартной модели оказывается невозможно.

Но на помощь приходит сценарий магнитной аккреции, в рамках которого появление такого пульсара оказывается скорее закономерным.

"Магнитная аккреция в рентгеновских пульсарах реализуется в том случае, если радиус Шварцмана превосходит канонический Альвеновский радиус нейтронной звезды. В противном случае, процесс падения вещества описывается стандартной моделью дисковой аккреции. Взяв это за основу, мы обнаружили, что темп торможения нейтронных звезд, находящихся в условиях магнитной аккреции, действительно должен быть существенно выше темпа торможения звезд, поглощающих вещество без магнитного поля", - объясняет Ихсанов.

Условно говоря, это происходит потому, что влияние магнитного поля аккреционного потока приводит к изменению не только его структуры, но и механизма взаимодействия падающего вещества с магнитным полем самой звезды.

Вещество на внутреннем радиусе магнитной пластины накапливается до тех пор, пока его отток из пластины в магнитосферу вследствие диффузии и перезамыканий силовых линий магнитного поля, не сравняется с притоком газа, захватываемым звездой из своего окружения.

Это приводит к большим плотностям плазмы на границе магнитосферы и значительному увеличению темпа торможения вращения нейтронной звезды.

Пульсар, точнее радиопульсар, представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара.

Несколько позже были открыты источники периодического рентгеновского излучения, названные рентгеновскими пульсарами. Как и радио-, рентгеновские пульсары являются сильно замагниченными нейтронными звёздами.

В отличие от радиопульсаров, расходующих собственную энергию вращения на излучение, рентгеновские пульсары излучают за счёт "пожирания" вещества звезды-соседа, в то время как сосед под действием пульсара постепенно превращается в белого карлика.

Как следствие, масса пульсара медленно растёт, увеличивается его момент инерции и частота вращения, в то время как радиопульсары со временем, наоборот, замедляются.

Обычный пульсар совершает оборот за время от нескольких секунд до нескольких десятых долей секунды, а рентгеновский пульсар делает сотни оборотов в секунду.

Неожиданно заторможенный пульсар учёные нашли почти год назад. И только сейчас поняли, что к чему.