Зафиксированы высокочастотные колебания в гигантском извержении нейтронной звезды

Международной научной группе удалось впервые измерить колебания яркости магнетара во время его жесточайших моментов. Всего за десятую долю секунды магнетар выпустил энергию, эквивалентную производящей Солнцем за 100 000 лет.

Об этом рассказывают в Университете Валенсии (Испания), передают OstanniPodii.com.

Среди нейтронных звезд, объектов, которые могут содержать полмиллиона масс Земли при диаметре около 20 километров, существуют магнетары — небольшая группа с самыми интенсивными магнитными полями со всех известных. Эти объекты, а их известно только 30, страдают сильными извержениями, которые до сих пор малоизвестны из-за их неожиданного характера и продолжительности в едва ли десятые доли секунды. Их обнаружение является сложной задачей для науки и техники.

В последние 20 лет ученые прибегали к вопросу, существуют ли высокочастотные колебания в магнетарах.

Команда недавно опубликовала свое исследование извержения магнетара в журнале Nature. Им удалось измерить колебания яркости магнетара в его жесточайшие моменты. Эти эпизоды являются решающим компонентом для понимания гигантских извержений магнетаров.

Сверхяркий магнетар

«Даже в неактивном состоянии магнетары могут быть в 100 000 раз ярче, чем наше Солнце, но в случае вспышки, которую мы изучали — GRB2001415 — выделяемая энергия эквивалентна той, которую излучает наше Солнце за 100 000 лет», - говорит ведущий исследователь Альберто Дж. Кастро-Тирадо из Института астрофизики Андалусии.

«Взрыв магнетара, длившийся примерно десятую долю секунды, был обнаружен 15 апреля 2020 в разгар пандемии», – говорит Виктор Реглеро, профессор астрономии и астрофизики Университета Валенсии, научный сотрудник Лаборатории обработки изображений, соавтор статьи и один из архитекторов ASIM — инструмента на борту Международной космической станции (МКС), обнаружившего извержение. «С тех пор мы провели очень интенсивную работу по анализу данных, поскольку это была нейтронная звезда с магнитной индукцией 10^16 Гауссов и расположенная в другой галактике. Настоящий космический монстр», – говорит Реглеро.

Ученые считают, что извержения магнетаров могут быть связаны с нестабильностью их магнитосферы или из-за своего рода "землетрясений", возникающих в их коре — жестком и упругом слое толщиной около километра. «Независимо от триггера, в магнитосфере звезды создаются волны альфвенского типа, хорошо известные на Солнце и взаимодействующие друг с другом, рассеивая энергию», — объясняет Альберто Дж. Кастро-Тирадо.

Согласно исследованию, колебания, обнаруженные при извержении, согласуются с излучением, возникающим вследствие взаимодействия волн Альфвена, энергия которых быстро поглощается корой. Таким образом, через несколько миллисекунд процесс магнитного пересоединения заканчивается, а следовательно и импульсы, обнаруженные в GRB2001415, исчезнувшие через 3,5 миллисекунды после основного всплеска. Анализ этого явления позволил оценить, что объем извержения был подобным или даже больше объема самой нейтронной звезды.

Алгоритмы обнаружения без участия человека

Извержение было обнаружено прибором ASIM, находящимся на борту МКС. ASIM был единственным из семи телескопов, способным зарегистрировать основную фазу извержения в его полном диапазоне энергии, не подвергаясь насыщению. Научной команде удалось разгадать временную структуру события — действительно сложную задачу, которая включала более года анализа всего двух секунд, в течение которых собирались данные.

Монитор атмосферно-космических взаимодействий (ASIM) — это миссия Европейского космического агентства, разработанная Данией, Норвегией и Испанией, работающая на МКС с 2018 года под руководством исследователей из Технического университета Дании, Университета Бергена, Университета Валенсии.

Целью ASIM является мониторинг агрессивных явлений в атмосфере Земли от оптических до гамма-волн с энергией 40 МэВ, и эту деятельность телескоп проводит с июня 2018 года. Он уже обнаружил 1000 гамма-извержений. «Учитывая, что эти явления непредсказуемы, ASIM полностью автономно решает, когда что-то случилось, и посылает данные в разные узлы Центра научных данных в Копенгагене, Бергене и Валенсии», – объясняет Виктор Реглеро.

Выявление квазипериодических колебаний в GRB2001415 было достаточно сложной задачей с точки зрения анализа сигнала. «Трудности заключаются в краткости сигнала, амплитуда которого быстро уменьшается и становится встроенной в шум фона. И поскольку это коррелированный шум, трудно различить его сигнал», – говорит Реглеро. Система искусственного интеллекта вместе со сложными методами анализа данных позволила исследователям выявить это поразительное явление.

Хотя эти извержения уже были обнаружены у двух из 30 известных магнетаров в галактике и других близких галактиках, GRB2001415 является самым отдаленным извержением магнетара, зафиксированным на сегодня, расположенным в группе галактик Скульптора на расстоянии примерно 13 миллионов световых лет. «Если смотреть в перспективе, магнетар будто хотел указать нам на свое существование из своего космического одиночества, поющий в кГц с силой Паваротти из миллиарда солнц», – говорит Реглеро.

По словам авторов статьи, извержение добавляет важный компонент для понимания того, как возникают магнитные напряжения в нейтронной звезде и вокруг нее. Постоянный мониторинг магнетаров в ближайших галактиках поможет понять это явление, а также проложит путь к лучшему пониманию быстрых радиовсплесков, которые сейчас являются одними из самых загадочных явлений в астрономии.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.