Вулканоподібний прорив міг стати причиною уповільнення магнетара

Дослідження показало, що раптове сповільнення обертання магнетара могло бути спричинене вулканоподібним проривом на поверхні зірки.

Про це розповідають в Університеті Райса, передають OstanniPodii.com.

У жовтні 2020 року швидко обертовий труп давно померлої зірки, який знаходиться на відстані близько 30 000 світлових років від Землі, раптово сповільнив обертання. А через кілька днів він різко почав випромінювати радіохвилі.

Завдяки своєчасним вимірюванням за допомогою спеціалізованих орбітальних телескопів астрофізик Метью Берінг та його колеги змогли перевірити нову теорію про можливу причину рідкісного уповільнення, або "антиглюку". Йдеться про SGR 1935+2154, високомагнітний тип нейтронної зірки, відомий як магнетар.

У дослідженні, опублікованому цього місяця в журналі Nature Astronomy, Берінг зі співавторами використовували рентгенівські дані, отримані за допомогою "Рентгенівського багатодзеркального апарату" (XMM-Newton) Європейського космічного агентства та апарату НАСА "Дослідник внутрішнього складу нейтронних зірок" (NICER), для аналізу обертання магнетара. Вони показали, що раптове уповільнення обертання могло бути спричинене вулканоподібним проривом на поверхні зірки, який викинув у космос "вітер" масивних частинок. Дослідження показало, як такий вітер міг змінити магнітне поле зірки, створивши умови, здатні увімкнути радіовипромінювання, яке згодом було виміряне китайським "Сферичним телескопом з п′ятисот метровою апертурою" (FAST).

"Раніше припускали, що нейтронні зорі можуть мати еквівалент вулканів на своїй поверхні", - сказав Берінг, професор фізики та астрономії. "Наші результати показують, що це може бути саме так, і що в цьому випадку прорив, найімовірніше, стався на магнітному полюсі зірки або поблизу нього".

SGR 1935+2154 та інші магнетари являють собою різновид нейтронних зірок - компактні останки мертвої зірки, що колапсувала під дією сильної гравітації. Маючи діаметр близько десятка кілометрів і щільність як у атомного ядра, магнетари обертаються раз на кілька секунд і мають найінтенсивніші магнітні поля у Всесвіті.

Магнетари випускають інтенсивне випромінювання, включно з рентгенівськими променями та іноді радіохвилями й гамма-променями. За цим випромінюванням астрономи можуть багато чого розповісти про незвичайні зорі. Наприклад, підраховуючи імпульси рентгенівського випромінювання, фізики можуть розрахувати період обертання магнетара, або час, необхідний для здійснення одного повного обороту, який Земля робить за один день. Період обертання магнетарів зазвичай змінюється повільно, десятки тисяч років роблячи один оберт за секунду.

Глюки - це різке збільшення швидкості обертання, яке найчастіше викликається раптовими зрушеннями в глибині зірки, сказав Берінг.

"У більшості випадків період пульсації стає коротшим, тобто зірка обертається трохи швидше, ніж раніше", - сказав він. "Підручник пояснює це тим, що з часом зовнішні, намагнічені шари зірки сповільнюються, а внутрішнє, ненамагнічене ядро - ні. Це призводить до накопичення напруги на межі між цими двома регіонами, і глюк сигналізує про раптову передачу обертальної енергії від ядра, яке швидше обертається, до кори, яка повільніше обертається".

Різкі уповільнення обертання магнетарів відбуваються дуже рідко. Астрономи зафіксували тільки три таких "антиглюки", включно з жовтневою подією 2020 року.

Тоді як глюки можна пояснити змінами всередині зірки, антиглюки, найімовірніше, не можуть бути пояснені. Теорія Берінга ґрунтується на припущенні, що вони спричинені змінами на поверхні зірки та в навколишньому просторі. У новій роботі він та його співавтори побудували модель вулканічного вітру, щоб пояснити результати вимірювань антиглюку в жовтні 2020 року.

За словами Берінга, для пояснення уповільнення обертання в моделі використовують тільки стандартну фізику, а саме зміну кутового моменту та збереження енергії.

"Сильний, масивний вітер частинок, що виходить від зірки протягом кількох годин, міг би створити умови для падіння періоду обертання", - сказав він. "Наші розрахунки показали, що такий вітер також здатний змінити геометрію магнітного поля за межами нейтронної зірки".

Прорив може бути вулканоподібним утворенням, тому що "загальні властивості рентгенівської пульсації, імовірно, вимагають, щоб вітер був запущений з локалізованої області на поверхні", - сказав він.

"Унікальність події жовтня 2020 року полягає в тому, що всього за кілька днів після антиглюка стався швидкий радіосплеск від магнетара, а також ввімкнення імпульсного, ефемерного радіовипромінювання незабаром після цього", - сказав він. "Ми бачили лише кілька перехідних імпульсних радіовипромінювань магнетарів, і це перший випадок, коли ми спостерігаємо включення радіовипромінювання магнетара майже одночасно з антиглюком".

На думку Берінга, такий збіг у часі дає змогу припустити, що антиглюк і радіовипромінювання були спричинені однією й тією ж подією, і він сподівається, що додаткові дослідження моделі вулканізму дадуть більше відповідей.

"Інтерпретація вітру відкриває шлях до розуміння того, чому вмикається радіовипромінювання", - каже він. "Це дає нове розуміння, якого у нас раніше не було".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.