|
Почему некоторые звезды в центре галактики выживают
|
|
|
|
Центр нашей галактики - это экстремальное место. Вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А* звезды плотно упакованы в область, где гравитация, излучение и темная материя взаимодействуют сложным образом. Это естественная лаборатория для проверки некоторых из самых глубоких идей в области астрофизики.
|
|
|
|
И все же этот регион представляет собой загадку.
|
|
|
|
Ожидается, что компактные звезды, такие как нейтронные звезды и белые карлики, со временем накапливают темную материю, особенно в таких плотных средах. При определенных условиях это накопление может спровоцировать образование крошечной черной дыры в самом центре звезды.
|
|
|
|
После образования черная дыра должна начать расти, поглощая окружающий звездный материал. Ожидаемый результат будет впечатляющим: звезда постепенно будет поглощаться изнутри и в конечном итоге полностью превратится в черную дыру.
|
|
|
|
Если бы эта картина была полной, многие компактные звезды в центре галактики уже должны были бы быть уничтожены. Но наблюдения показывают обратное.
|
|
|
|
|
|
|
Подсказки по сохранившимся звездам
|
|
|
|
Некоторые звезды явно сохранились. Другие, по-видимому, отсутствуют. Этот неравномерный результат поднимает фундаментальный вопрос: что определяет, будет ли звезда жить или умрет в такой среде?
|
|
|
|
Одна из особенно интригующих подсказок исходит от магнетара PSR J1745-2900, расположенного удивительно близко к созвездию Стрельца A*. Магнетары - это нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями, и этот объект обладает высокой степенью намагниченности и стабильности. Ее выживание нелегко согласовать с ожиданиями быстрого разрушения, вызванного ростом внутренней черной дыры.
|
|
|
|
В то же время есть свидетельства того, что вблизи центра галактики имеется переизбыток сильно намагниченных белых карликов.
|
|
|
|
Напротив, обычные пульсары — нейтронные звезды со сравнительно более слабыми магнитными полями — по-видимому, недостаточно представлены, что является давней проблемой, которую часто называют "проблемой отсутствующих пульсаров".
|
|
|
|
В совокупности эти наблюдения позволяют предположить, что не все звезды разделяют одну и ту же судьбу. Должно быть, что-то влияет на результат.
|
|
Могут ли магнитные поля изменить результат?
|
|
|
|
Естественным кандидатом является магнетизм.
|
|
|
|
Компактные звезды могут обладать одними из самых сильных магнитных полей во Вселенной. Известно, что во многих астрофизических средах магнитные поля регулируют движение вещества, особенно в процессах аккреции. Они могут направлять, перераспределять или даже подавлять поток вещества на компактные объекты. Это поднимает важный вопрос: могут ли магнитные поля также влиять на рост черной дыры, формирующейся внутри звезды?
|
|
|
|
В недавней работе эта возможность была подробно исследована. Результаты опубликованы в European Physical Journal C.
|
|
|
|
Основная идея заключается в том, что если в ядре сильно намагниченной звезды образуется небольшая черная дыра, она не растет изолированно. Вместо этого она находится в среде, где магнитные силы значительны. Эти поля могут оказывать давление и напряженность, которые препятствуют притоку вещества к черной дыре.
|
|
|
|
В результате процесс аккреции — механизм, который управляет ростом черной дыры — может быть существенно замедлен.
|
|
Трансмутация с магнитной задержкой
|
|
|
|
На этом снимке черная дыра все еще может образовываться, но ее рост значительно замедлен или даже остановлен. Вместо безудержного процесса, в ходе которого звезда неизбежно поглощается, система становится регулируемой. Звезда может существовать гораздо дольше, потенциально оставаясь наблюдаемой.
|
|
|
|
Этот механизм называется трансмутацией с магнитной задержкой (MAT).
|
|
|
|
MAT предоставляет естественный способ понять контрастные наблюдения в центре галактики. Звезды с сильными внутренними магнитными полями, такие как магнетары или сильно намагниченные белые карлики, могут быть защищены от быстрого разрушения.
|
|
|
|
Их магнитные поля действуют как барьер, ограничивающий рост любой черной дыры, формирующейся внутри них. С другой стороны, звезды с более слабыми магнитными полями могут не обладать такой защитой, что делает их более уязвимыми для поглощения изнутри.
|
|
|
|
Таким образом, магнитные поля могут эффективно решать судьбу компактных звезд в экстремальных условиях.
|
|
|
|
Эта точка зрения также позволяет по-новому взглянуть на черные дыры. Их часто описывают как неустанных потребителей материи, растущих при любой доступности материала. Однако среда, в которой находится черная дыра, может играть решающую роль. В сильно намагниченных системах рост не гарантирован. Вместо этого он может быть подавлен самими условиями, окружающими черную дыру.
|
|
|
|
Выводы выходят за рамки отдельных звезд. Если магнитные поля влияют на выживаемость, они могут формировать популяцию компактных объектов, наблюдаемых вблизи центра галактики. Очевидная редкость обычных пульсаров, выживание магнетаров, подобных PSR J1745-2900, и наличие намагниченных белых карликов - все это может быть связано с помощью этого единого основополагающего механизма.
|
|
|
|
Источник
|
