|
Ключ к пониманию космического происхождения магнетаров
|
|
|
|
Международная команда астрономов использовала мощную систему радиотелескопов, чтобы получить новые сведения о магнетаре, возраст которого составляет всего несколько сотен лет. Благодаря точным измерениям положения и скорости магнетара появляются новые сведения о пути его развития.
|
|
|
|
Когда звезда с относительно большой массой коллапсирует в конце своего жизненного цикла и взрывается как сверхновая, после нее может образоваться сверхплотная звезда, называемая нейтронной звездой. Экстремальные силы во время ее формирования часто заставляют нейтронные звезды вращаться очень быстро, испуская лучи света, подобные маяку.
|
|
|
|
Когда этот луч направлен так, что он виден с Земли, звезду также называют пульсаром. А когда образуется нейтронная звезда с быстрым, как у пульсара, вращением и магнитным полем, в тысячи раз более сильным, чем у обычной нейтронной звезды, ей присваивается название магнетар. Эти звезды, масса которых примерно вдвое превышает массу нашего Солнца, имеют физические размеры в десятки километров — размер города.
|
|
|
|
Несмотря на то, что между нейтронными звездами, пульсарами и магнетарами существует много общего, астрономы все еще озадачены тем, какие условия заставляют эти экстремальные звезды эволюционировать по таким разным траекториям.
|
|
|
Теперь группа астрономов под руководством Хао Дина из обсерватории Мидзусава VLBI, Национальной астрономической обсерватории Японии, использовала антенный массив Very Long Baseline (VLBA) Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) Национального научного фонда США (NSF) для определения ключевых характеристик недавно открытого магнетара с беспрецедентным уровнем точности. точность.
|
|
|
|
В настоящее время существует 30 подтвержденных магнетаров, но только восемь из них достаточно похожи, чтобы иметь отношение к данному исследованию. Дин и его команда в течение трех лет использовали NSF VLBA для сбора данных о положении и скорости магнетара Swift J1818.0-1607, который был обнаружен в начале 2020 года. Swift J1818.0-1607 считается самым молодым из обнаруженных на сегодняшний день, и это самый быстро вращающийся магнетар, период вращения которого составляет 1,36 секунды.
|
|
|
|
Swift J1818.0-1607 находится в созвездии Стрельца. Он расположен на другой стороне центрального галактического выступа — в пределах галактики Млечный Путь — и находится всего в 22 000 световых годах от нас, относительно близко к Земле. На самом деле, достаточно близко, чтобы с помощью метода параллакса точно определить его трехмерное местоположение в галактике. (Метод параллакса вычисляет расстояние, используя видимое изменение положения объекта относительно известных удаленных объектов на заднем плане.)
|
|
|
|
Продолжительность жизни магнетара на данный момент неизвестна, но астрономы подсчитали, что Swift J1818.0-1607 всего несколько сотен лет. Яркое рентгеновское излучение магнетара требует наличия механизма чрезвычайно высокого потока энергии; только быстрое ослабление его интенсивного магнитного поля может объяснить силу, стоящую за этими спектральными признаками. Но это тоже экстремальный процесс.
|
|
|
|
Что касается обычных звезд главной последовательности, то яркие голубые звезды живут очень недолго, потому что они сжигают свое топливо гораздо быстрее, чем их желтые собратья. У магнетаров другая физика, но они тоже, вероятно, живут меньше, чем их родственники-пульсары. "Магнетары очень молоды, потому что они не могут продолжать выделять энергию с такой скоростью очень долго", - объясняет Дин.
|
|
|
|
Кроме того, магнетары могут также излучать в нижней части электромагнитного спектра — на радиоволнах. Источником энергии для них, вероятно, является синхротронное излучение от быстрого вращения магнетара.
|
|
|
|
При синхротронном излучении плазма, окружающая нейтронную звезду, настолько плотно прилегает к ее поверхности, что она вращается со скоростью, близкой к скорости света, генерируя излучение на радиоволнах. Эти радиоизлучения были обнаружены NSF VLBA в течение трех лет наблюдений.
|
|
|
|
"VLBA обеспечил нам превосходное угловое разрешение для измерения этого крошечного параллакса", - говорит Дин. "Пространственное разрешение не имеет аналогов".
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в августе 2024 года в журнале Astrophysical Journal Letters, показывают, что параллакс Swift J1818.0-1607 является одним из наименьших для нейтронных звезд, а его так называемая поперечная скорость - наименьшей (новый нижний предел) среди магнетаров.
|
|
|
|
Скорость в астрономии проще всего описать как имеющую две составляющие, или направления. Радиальная скорость описывает, с какой скоростью она движется вдоль луча зрения, что в данном случае означает, что она движется вдоль радиуса галактики. Для такого магнетара, как Swift J1818.0-1607, расположенного по другую сторону центральной выпуклости, слишком много другого материала мешает точно определить лучевую скорость. Поперечная скорость, иногда называемая особой скоростью, описывает движение, перпендикулярное плоскости галактики, и ее легче различить.
|
|
|
|
Поскольку астрономы пытаются понять процессы формирования, которые являются общими — и которые отличаются — для "обычных" нейтронных звезд, пульсаров и магнетаров, они надеются использовать точные измерения поперечной скорости, чтобы помочь определить условия, которые заставляют звезду эволюционировать по одному из этих трех путей.
|
|
|
|
Динг говорит, что это исследование подтверждает теорию о том, что магнетары вряд ли формируются в тех же условиях, что и молодые пульсары, что позволяет предположить, что магнетары возникают в ходе более экзотических процессов формирования.
|
|
|
|
"Нам нужно знать, с какой скоростью двигался магнетар, когда он только появился на свет", - говорит Дин. Механизм образования магнетаров по-прежнему остается загадкой, которую мы хотели бы понять".
|
|
|
|
Источник
|
