Ученые раскрыли тайну происхождения «слабых» магнетаров
Международная группа ученых, возглавляемая специалистами из Университета Ньюкасла, предложила новое объяснение происхождения так называемых «слабых» магнетаров — нейтронных звезд с относительно слабыми магнитными полями. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, проливают свет на механизм формирования магнитных полей в этих загадочных объектах.
Магнетары — это нейтронные звезды, обладающие самыми мощными магнитными полями во Вселенной, которые могут быть в сотни триллионов раз сильнее магнитного поля Земли. Однако в 2010 году астрономы обнаружили «слабые» магнетары, чьи магнитные поля в 10–100 раз слабее, чем у классических. Их происхождение долгое время оставалось загадкой.
Используя передовые численные модели, ученые смогли воспроизвести процесс, известный как динамо-механизм Тейлера-Спроута. Этот механизм, теоретически предложенный почти 25 лет назад, объясняет, как падающее на нейтронную звезду вещество, выброшенное во время взрыва сверхновой, может создавать сложные магнитные поля.
«Нейтронные звезды рождаются в результате взрывов сверхновых. Большая часть внешних слоев звезды выбрасывается в космос, но часть материала падает обратно, заставляя нейтронную звезду вращаться быстрее«, — пояснил руководитель исследования Андрей Игошев.
Этот процесс аналогичен работе механических динамо-машин на Земле, которые преобразуют кинетическую энергию в электрическую. В случае нейтронных звезд угловой момент падающей плазмы преобразуется в магнитные поля. При этом внутреннее магнитное поле звезды оказывается значительно сильнее внешнего.
Нейтронные звезды образуются, когда массивные звезды (более чем в 10 раз тяжелее Солнца) исчерпывают запасы топлива для термоядерного синтеза. Их ядра, превышающие 1,4 массы Солнца (предел Чандрасекара), коллапсируют под действием собственной гравитации, что приводит к мощному взрыву сверхновой. Оставшийся объект — протонейтронная звезда — имеет диаметр около 20 километров и настолько плотный, что чайная ложка его вещества весила бы около 10 миллионов тонн.
Коллапс ядра также заставляет звезду вращаться с огромной скоростью — до 700 оборотов в секунду — и усиливает ее магнитное поле. Однако, как показало исследование, падающее обратно вещество может создавать более слабые внешние магнитные поля, характерные для «слабых» магнетаров.
Андрей Игошев планирует создать новую исследовательскую группу в Университете Ньюкасла для дальнейшего изучения магнитных полей нейтронных звезд. Это открытие не только решает давнюю астрофизическую загадку, но и углубляет наше понимание процессов, происходящих в экстремальных условиях Вселенной.