Магнетар — крохотный источник колоссального гамма-излучения

Что такое магнитар и что он излучает

Магнитары или магнетары (в ходу оба названия) это такие нейтронные звезды, которые обладают исключительно сильным магнитным полем и излучают его энергию.

Нейтронная звезда — это звезда, сердцевина которой состоит из нейтронов, а оболочка вокруг неё их тяжелых ядер атомов и электронов.

Обычно нейтронные звезды имеют «запасные» источники энергии: это может быть вращения, аккреция или запасенное тепло, но основной источник магнитаров это их собственное магнитное поле, которое, к слову, самое большое во всей известной Вселенной.

Эти нейтронные звезды выбрасывают гамма-излучение и излучение, по спектру близкое к рентгеновскому. Так как четкой границы между гамма и рентгеновскими лучами нет, определено, что магнитары испускают излучения обоих типов.

Какие бывают

В зависимости от того, что излучает магнетар — гамма- или рентгеновские лучи — их делят на два класса:

Пульсар — это пульсирующий источник радиоизлучения, а еще вид нейтронных звезд.

Аномальные рентгеновские пульсары

Аномальные рентгеновские пульсары — это источники пульсирующего рентгеновского излучения.

Их назвали аномальными в честь того, что долго было непонятно, откуда они берут энергию для излучения.

При вращении звезда теряет энергию, и оно обращается в излучение, однако вращательного момента магнитаров не хватало для объяснения феномена, а признаков аккреции, которая могла бы дать необходимый источник энергии, у таких пульсаров не наблюдалось.

Период испускания излучения связан с вращением нейтронной звезды, на поверхности которой есть более горячие и более холодные области, а высвечиваемая тепловая энергия связана с диссипацией токов в коре.

Диссипация токов — это когда часть энергии упорядоченных процессов переходит в неупорядоченные, а в последствие развеивается, превращаясь в теплоту. Пример упорядоченного процесса — это кинетическая энергия движущегося тела, энергия электрического тока и тд.

То есть, токи (и образуемое ими магнитное поле) в некоторых местах как бы «разделяются» и нагревают эти места сильнее других. Кроме того, AXP обладают достаточно длинным периодом обращения вокруг своей оси и быстрым периодом ослабления силы излучения.

Источники мягких повторяющихся гамма-всплесков

Этимологию этих объектов причисляют к магнетарам и к нейтронным звездам с пылевым диском вокруг них. МПГ стали известны благодаря невероятно мощным вспышкам в 1979 и 2004 годах. Во время своих вспышек такие магнитары становятся ярче целой Вселенной! Самый мощный всплеск гамма-излучения был в декабре 2004 года.

Согласно известной теории МПГ, вспышки происходят под действием так называемых «звездотрясений». В связи с изменением силовых линий магнитного поля, кора магнетара деформируется и начинает разрушаться. Эффект разрушений вызывает сейсмические волны, подобно тем, что возникают при землетрясениях, и из-за них формируются гамма-всплески.

Откуда берутся

На данный момент есть две основные гипотезы происхождения столь сильного магнитного поля:

1. Влияние динамо-механизмов или других процессов, усиляющих магнитное поле звезд на стадии протонейтронных звезд.
2. Звезды-прародители имели большие магнитные поля в ядре и выросли при коллапсе.

Стоит разобраться, что все это значит.

Металлы в жидком состоянии остаются проводниками и поэтому способны вызывать электромагнитную индукцию (то есть, изменение магнитного поля при изменении входящего в него магнитного потока; в данном случае при движении магнитного объекта).

Кроме того, жидкость способна перенести вмороженные магнитные линии и создать этим магнитное поле. Вмороженные магнитные линии — это эффект сохранения магнитного потока, который не меняется при деформации проводящего контура. То есть, форма изменилась, а магнитный поток (а с ним и магнитные линии) остались.

Польза для науки

Своими свойствами магнитары ставят под сомнение многие фундаментальные вопросы физики и астрофизики. Например, их экстремально сильное магнитное поле превышает так называемое швингеровское критическое поле.

Электромагнитные процессы и процессы с участием нейтрино в таких звездах идут нет так, как в более слабых магнитных полях, а еще магнитары обладают странными для нейтронных звезд свойствами: сверхпроводимостью в недрах, сверхвысокими плотностями и сверхтекучестью.

Рождение быстро вращающегося магнитара возможно сможет объяснить свойства аномально мощных сверхновых и гамма-всплесков. Ученые планируют разрешить этот вопрос в ближайшие года, наблюдая за глубоким космосом.

Часто задаваемые вопросы

Видео-обзор научных фактов