Домой » Наука » Астрономия » Магнетары – магнитные монстры Вселенной

Магнетары – магнитные монстры Вселенной

Опубликовано: 28.05.2019

Просмотров: 54

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, средний балл: 5,00 из5)
Загрузка...
 
 

Магнетары – магнитные монстры Вселенной

В августе 2016 года в рамках обзора неба Dark Energy Survey (сокращенно — DES) астрономы зафиксировали вспышку сверхновой в далекой галактике. Она получила обозначение DES16C2nm. В последующем, эту сверхновую пронаблюдали многие наземные и космические телескопы, в том числе Hubble, Очень Большой Телескоп в Чили и обсерватория Кека на Гавайях. В ходе анализа полученных данных, астрономы сумели измерить красное смещение сверхновой, которое составило 1.998. Это означало, что яркая сверхновая или даже гиперновая DES16C2nm взорвалась на удалении от нас примерно в 10 с половиной миллиардов световых лет. Данная сверхновая или гиперновая на тот период стала самой дальней от нас из известных ныне науке. Но нас в этом посте интересует не это. По данным наблюдений, в декабре 2017 года было объявлено, что на месте взрыва образовалась нейтронная звезда с очень сильным магнитным полем. Так, ко всему прочему, астрономы обнаружили и самый дальний на этот момент магнетар.

Сегодня мы кратко расскажем Вам как раз об этих самых магнетарах или, как их еще называют, магнитарах – объектах чрезвычайно интересных, но, к сожалению, очень мало изученных.

Началось все с того, что 5 марта 1979 года был зарегистрирован мощный гамма-всплеск от остатка сверхновой в галактике Большое Магелланово Облако, который первоначально связывали с нейтронной звездой, однако это событие несколько неудобно вписывалось в существующие на тот момент модели таких объектов, тем более что подобное явление повторилось со временем. В 1992 году американские астрофизики Роберт Дункан и Кристофер Томпсон из Техасского университета в Остине выдвинули теорию, касающуюся нейтронных звезд с сильным магнитным полем, что объясняло ряд явлений, в том числе и повторных гамма-всплесков и, так называемых, аномальных рентгеновских пульсаров. Свой чисто гипотетический на тот период объект Дункан и Томпсон предложили назвать магнетаром. После того, как теория была блестяще подтверждена на практике после действительного обнаружения магнетаров, оба астрофизика за эту работу были удостоены в 2003 году премии Бруно Росси.

Что же собой представляют магнетары в теории и на практике, и какова же их природа?

Как и другие нейтронные звезды, магнитары имеют диаметр около 20 километров при массе, превышающей солнечную в 2-3 раза. Главным отличием магнетаров от обычных нейтронных звезд является наличие гигантских по мощности и магнитной индукции от 10 в 13 до 10 в 15 степени или от 10 триллионов до 1 квадриллиона Гауссов. В Международной системе измерений эти значения будут лежать в пределах от 10 в 9 до 10 в 10 степени или от 1 до 10 миллиардов Тесла. Как вы все понимаете, это все в миллиарды раз больше аналогичных значений привычных и известных нам магнитных полей. Например, геомагнитное поле Земли имеет величину магнитной индукции от 30 до 60 микротесла, а созданный на основе неодима искусственный редкоземельный магнит, который левитирует некоторые маломассивные предметы – около 1,25 Тесла.

Общая теория относительности предсказывает значительные эффекты изгиба пространства-времени из-за столь огромных магнитных полей. Кроме этого, на многие сотни, а, по мнению ряда специалистов — тысячи километров от источника магнитных полей такой силы разрушаются или сильно искажаются электронные облака атомов. Не трудно себе представить, что попади такой источник в околоземное пространство хотя бы на полрастояния до Луны, с любой жизнью на нашей планете было бы покончено очень быстро.

Происхождение таких колоссальных магнитных полей очень интересно. По всей видимости, они являются результатом магнитогидродинамического динамо-процесса в турбулентной, чрезвычайно плотной проводящей жидкости, которая существует до того, как нейтронная звезда достигает своей равновесной конфигурации. Эти поля затем сохраняются из-за постоянных токов в фазе вещества протон-сверхпроводник, которая существует на промежуточной глубине в недрах нейтронной звезды, где температура достигает 10 миллиардов Кельвинов и нейтроны подавляюще преобладают по массе.

После взрыва сверхновой, ядро погибающей звезды сжимается до нейтронной звезды, при этом ее магнитное поле резко увеличивается в силе. Согласно расчетов, половина линейного размера увеличивает магнитное поле в четыре раза.

Кроме этого отметим, что большинство нейтронных звезд, если не считать быстровращающиеся пульсары, вращаются вокруг своей оси от одной до десяти секунд, тогда как магнетары — один раз менее чем за одну секунду.

На основании этого Дункан и Томпсон обосновали, что когда температура и магнитное поле вновь образованной нейтронной звезды попадают в нужные диапазоны, может запускаться динамо-механизм, который будет преобразовывать тепло и энергию вращения в магнитную энергию, увеличивая, таким образом, магнитную индукцию поля. Так, по мнению астрофизиков, зарождается магнетар.

Считается, что необычно яркие сверхновые, которые сейчас называют гиперновыми, взрывающиеся при гибели массивных звезд или звезд в нестабильных парах, должны неизменно приводить к образованию магнетаров. В подтверждение этому, результаты недавних исследований астрономов, по которым было зафиксировано выделение энергии, присущей магнетарам, в остатках ярких сверхновых таких, как SN 2005ap и SN 2008es.

Магнитное поле магнетара вызывает очень сильные и характерные вспышки рентгеновских и гамма-лучей. Количество энергии, которое выбрасывается при обычной вспышке, длящейся несколько десятых секунды, сравнимо с количеством, которое Солнце излучает за целый год. Наверное, не надо говорить лишний раз о том, что то живое, которое не будет каким-то чудом убито магнитным полем магнетара, будет уничтожено высокоэнергетическим излучением на десятки световых лет в округе.

Эти невероятные по мощности выбросы энергии могут быть вызваны, так называемыми, «звездотрясениями» — процессами разрыва твердой поверхности, то есть коры, нейтронной звезды и выброса из ее недр мощных потоков протонов, которые захватываются магнитным полем и излучают в гамма- и рентгеновских диапазонах электромагнитного спектра. Подобные грандиозные вспышки, которые связывают с магнетарами, были зарегистрированы земными детекторами в 1979, 1998 и 2004 годах.

Отметим, что активная жизнь магнетара чрезвычайно коротка, по астрономическим меркам. Их сильные магнитные поля затухают примерно через 10 000 лет, после чего активность и сильное рентгеновское излучение прекращаются. Предполагается, что на данный наблюдаемый момент число неактивных, то есть, состарившихся магнитаров в нашем Млечном Пути составляет порядка 30 миллионов и более.

Подсчитано, что примерно один из десяти взрывов сверхновых приводит к появлению магнетара. Однако на данный момент известные науке такие объекты, да и кандидаты на этот статус легко считаемы на пальцах. Давайте рассмотрим наиболее известные из них.

Мы уже в начале упоминали гамма-всплеск в галактике Большое Магелланово Облако, зарегистрированный в 1979 году. По всей видимости, магнетар-источник SGR 0525-66, удаленный от нас примерно на 163 000 световых лет, является первым обнаруженным подобным объектом в истории астрономии.

SGR 1806-20, расположенный на небосводе в направлении созвездия Стрельца на удалении от нас примерно в 50 000 световых лет, то есть на противоположной стороне Млечного Пути, является одним из наиболее намагниченных магнетаров из известных ныне. Достигший Земли 27 декабря 2004 года гамма-всплеск GRB 041227, вероятно, стал следствием звездотрясения на поверхности этого магнетара.

Магнетар SGR 1900+14 расположен в направлении созвездия Орла на расстоянии около 20 000 световых лет от Земли. После длительного периода низких выбросов, он стал активным в период с мая по август 1998 года. Всплеск излучения, зарегистрированный 27 августа 1998 года, имел такую мощность, что автоматический зонд НАСА Shoemaker, отправленный к астероиду Эрос, даже отключился на некоторое время из-за соображений безопасности оборудования. А уже 29 мая 2008 года космический телескоп НАСА «Спитцер» обнаружил кольцо вещества вокруг магнетара, ставшего источником излучения, которое образовалось, по всей вероятности, от взрыва на его поверхности.

22 августа 2008 года было объявлено об обнаружении космической гамма-обсерваторией «Свифт» по гамма-всплеску GRB 080822 магнетара SGR 0501 + 4516, расположенного в направлении созвездия Возничего на удалении от нас примерно в 15 000 световых лет. В этом объекте интересно то, что он рассматривался в качестве инструмента для окончательного объединения мягких повторителей, аномальных и переходных рентгеновских пульсаров в единый класс так называемых «кандидатов на магнитары».

AXP 1E 1048.1-5937 стал первым обнаруженным аномальным рентгеновским пульсаром, которые обладает всеми качествами и признаками магнетара. Расположенный в направлении созвездия Киля на удалении в 9 000 световых лет от Солнца, он является самым ближайшим к нам подобным объектом из известных ныне.

В 2013 году был обнаружен магнитар PSR или SGR J1745-2900, который вращается вокруг сверхмассивной черной дыры Стрельца А*.

17 августа 2017 года детекторы LIGO и Virgo зафиксировали гравитационные волны GW170817, источником которых в далекой эллиптической галактике NGC 4993 стало слияние двух нейтронных звезд. В 2018 году были опубликованы результаты исследований, по которым стало известно об образовании в результате слияния гипермассивного магнетара. Как оказалось, при слиянии пар нейтронных звезд упомянутый выше магнитогидродинамический динамо-процесс создает еще более интенсивные переходные поля.

В завершении нашего рассказа стоит добавить, что изучение таких интереснейших объектов продолжается, как магнетары продолжается. С каждым днем в копилку знаний в этом направлении вносится все более и более новых моментов. Однако поле исследований здесь очень большое, поэтому работы хватит еще не одному поколению земных ученых.

Ранее сообщалось о том, что получен первый в истории снимок сверхмассивной черной дыры.

Теги: , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Автор: Яков Властожицкий
Статей: 192

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.Необходимы поля отмечены *

*