Данный вид звезд чрезвычайно редко встречается в природе. Не так уж давно вопрос об их нахождении и непосредственно возникновении подвергал ученых астрологов в неопределенность. Но, благодаря расположенному в Панамской обсерватории, в Чили, принадлежащему к Европейской Южной обсерватории, Очень большому телескопу (VLT) и по собранным с его помощью данным, астрономы могут теперь смело считать, что наконец-то смогли разрешить одну из многочисленных загадок такого непостижимого для нас космоса.

Как уже было замечено выше в этой статье, магнетары - это очень редкий вид нейтронных звезд, которым присуща огромнейшая сила (они самые сильные из пока известных объектов во всей Вселенной) магнитного поля. Одной из особенностей данных звезд считается то, что они относительно малы в размерах и имеют невероятную плотность. Ученые предполагают, что масса всего одного кусочка данной материи величиной в небольшой стеклянный шарик может достигать более одного миллиарда тонн.

Данный вид звезд может образовываться в тот момент, когда массивные звезды начинают коллапсировать под действием мощи собственной гравитации.

Магнетары в нашей галактике

Млечный путь насчитывает около трёх десятков магнетаров. Объект, изученный при помощи Очень большого телескопа, находится в скоплении звезд под названием Вестерлунд-1, а именно в южной части созвездия Жертвенника, что расположено всего в 16 тысячах световых лет от нас с вами. Звезда, которая сейчас стала магнетаром, по своему размеру превышала наше Солнце примерно в 40?45 раз. Это наблюдение привело ученных в смятение: ведь звезды таких больших размеров, по их мнению, при коллапсе должны превращаться в черные дыры.

Тем не менее, тот факт, что звезда, до этого носившая название CXOU J1664710.2-455216, в результате собственного коллапса превратившаяся в магнитар, мучил астрономов в течении нескольких лет. Но всё же ученные предполагали, что предшествовало такому весьма нетипичному и необычному явлению.

Рассеянное звездное скопление Westerlund 1. На снимки обозначен магнетар и его звезда-компаньон, оторванная взрывом от него. Источник: ESO

Но, до недавнего времени, ученым, занимающимся этой проблемой, не удавалось найти какие-либо доказательства о взаимном и столь близком сосуществовании двух звезд в предполагаемой модели бинарной системы. Но при помощи Очень большого телескопа, астрономы получили возможность более детально изучить интересующий их участок неба в котором находится звездные скопления и найти подходящие объекты скорость движения которых достаточно высока («беглые» или «убегающие» звезды). По одной из теорий считается, что такие объекты были отброшены со своих родных орбит в следствии от взрыва сверхновых звезд, образующих магнетары. И, в самом деле, нашлась эта звезда, которую в последствии ученные назвали Вестерлунд 1?5.

Автор, который опубликовал данные исследования, Бен Ритчи, объясняет роль найденной «бегущей» звезды так:
«Мало того, что найденная нами звезда имеет колоссальную скорость в движении, которая вполне возможно была вызвана взрывом сверхновой звезды, так здесь представляется тандем её удивительно малой массы, высокой светимости и её составляющие, богатые углеродом. Это удивительно, ведь данные качества редко совмещаются в одном объекте. Все это свидетельствует о том, что Вестерлунд 1?5 мог действительно образоваться в бинарной системе».

С собранными данными о данной звезде, команда астрономов реконструировала предполагаемую модель появления магнетара. По предложенной схеме запас топлива у меньшей звезды был выше нежели у её «компаньонки». Таким образом, мелкая звезда начала притягивать к себе верхние шары крупной, что привело к интегрированию сильного магнитного поля.

По идее, большая из двух звезд превращается в меньшую и отбрасывается из бинарной системы, в тот момент, как вторая звезда быстро оборачивается вокруг своей оси и превращается в сверхновую звезду. В данной ситуации «бегущая» звезда, Вестерлунд 1?5, является второй звездой в бинарной паре (она несет в себе все известные признаки описанного процесса).
Ученые, которые занимались исследованием этого интереснейшего процесса, на основе собранных ими данных во время эксперимента пришли к выводу, что очень быстрое вращение и передача массы между бинарными звездами является ключом к формированию редких нейтронных звезд, также известных как магнетары.

Видео про магнетар:

> Магнетары

Узнайте, что такое магнетар : описание нейтронных звезд с мощным магнитным полем, история исследования с фото, сосед Млечного Пути, сколько выбрасывает энергии.

Хотя Вселенная и завораживает своими удивительными объектами, это далеко не самое дружелюбное место. На Земле уходит примерно 80-100 лет, чтобы вас убить. Но есть местечка, где вы умрете за долю секунды. Так что, познакомьтесь с магнетарами .

Когда звезды, превосходящие по массивности, взрываются, на их месте может сформироваться нейтронная звезда. Умирающее небесное тело больше не располагает достаточным световым давлением, чтобы удерживать гравитацию. Сила настолько мощная, что протоны и электроны выталкиваются в пространство, образуя нейтроны. И что же мы имеем? Нейтроны! Сплошная масса нейтронов.

Если сформировалась нейтронная звезда, то мы получает . Ранее накопленная масса сжимается до размеров крошечного «шара», вращающегося сотню раз в секунду. Но это не самое странное. Из десяти появившихся нейтронных звезд всегда найдется одна довольно странная, которую называют магнетаром . Это нейтронные звезды, появившиеся из сверхновых. Но в процессе формирования происходят необычные вещи. Что именно? Магнитное поле становится настолько интенсивным, что ученые не могут понять, откуда оно берется.

Некоторые полагают, что когда вращение, температура и магнитное поле нейтронной звезды собираются в идеальное пятно, вы получаете динамо-двигатель, усиливающий магнитное поле в 1000 раз.

Но недавние открытия дали больше подсказок. Ученые нашли магнетар, удаляющийся от . Нам уже удавалось наблюдать подобные объекты, когда одна звезда в системе взрывается в виде сверхновой. То есть, он был частью двоичной системы.

Во время партнерства, объекты вращались рядом (ближе дистанции Земля-Солнце). Этого расстояния хватало, чтобы обмениваться материалом. Первой начала умирать крупная звезда, отдавая свою массу меньшей. Это заставило ее раскручиваться и отдавать массу обратно. В итоге, меньшая взрывается как сверхновая, выбросив вторую на новую траекторию. Вместо формирования нейтронной звезды мы получили магнетар.

Мощь наблюдаемого магнитного поля просто ошеломляет! У Земли оно занимает 25 гауссов, а на поверхности мы испытываем лишь меньше 0.5 гауссов. У нейтронной звезды – триллион гауссов, но магнетары превосходят эту отметку в 1000 раз!

Чтобы случилось, если бы вы оказались рядом? Ну, в пределах 1000 км магнитное поле настолько сильное, что разорвало бы вас на атомном уровне. Дело в том, что сами атомы деформируются и больше не могут поддерживать вашу форму.

Но вы бы так ничего и не поняли, потому что умерли от интенсивного излучения и смертоносных частиц объекта в магнитном поле.

Еще одна уникальность магнетаров состоит в том, что они способны обладать землетрясением (встряски). Оно напоминает земное, но происходит на звезде. У нейтронной звезды есть внешняя корка, которая может треснуть, напоминая движение земных тектонических плит. Подобное случается, если магнетар создает взрыв.

Наиболее сильное событие случилось с объектом SGR 1806-20, удаленным на 50000 световых лет. За 1/10 секунды одно из землетрясений создало больше энергии, чем Солнце за 100000 лет. И это не сверхновая, а всего лишь одна трещина на поверхности!

К счастью для нас, эти действительно убийственные объекты расположены далеко и нет никакой вероятности, что они могут приблизиться. Чтобы лучше изучить магнетары и узнать больше интересной информации, посмотрите видео.

Магнитары

Астрофизик Сергей Попов о гамма-всплесках, сильных магнитных полях и рентгеновских пульсарах:

«Спрятанные» магнитары

Астрофизик Сергей Попов о магнитарах, взрывах сверхновых и магнитном поле звезд:

(до 10 11 Тл). Теоретически существование магнетаров было предсказано в 1992 году , а первое свидетельство их реального существования получено в 1998 году при наблюдении мощной вспышки гамма- и рентгеновского излучения от источника SGR 1900+14 в созвездии Орла . Однако вспышку, которую наблюдали ещё 5 марта 1979 года тоже связывают с магнетаром. Время жизни магнетаров составляет около 1 млн лет . У магнетаров сильнейшее магнитное поле во Вселенной .

Описание

Магнетары являются малоизученным типом нейтронных звёзд по причине того, что немногие находятся достаточно близко к Земле . Магнетары в диаметре насчитывают около 20-30 км, однако массы большинства превышают массу Солнца . Магнетар настолько сжат, что горошина его материи весила бы более 100 миллионов тонн . Большинство из известных магнетаров вращаются очень быстро, как минимум несколько оборотов вокруг оси в секунду . Наблюдаются в гамма-излучении , близком к рентгеновскому , а радиоизлучение они не испускают . Жизненный цикл магнетара достаточно короток. Их сильные магнитные поля исчезают по прошествии примерно 10 тыс. лет, после чего их активность и излучение рентгеновских лучей прекращается. Согласно одному из предположений, в нашей галактике за всё время её существования могло сформироваться до 30 миллионов магнетаров . Магнетары образуются из массивных звёзд с начальной массой около 40 М ☉ .

Первая известная мощная вспышка с последующими пульсациями гамма-излучения была зафиксирована 5 марта 1979 года во время эксперимента «Конус», проводившегося на АМС «Венера-11 » и «Венера-12 » и считается первым наблюдением гамма-пульсара, связываемого ныне с магнетаром :35 . Впоследствии такие выбросы фиксировались различными спутниками в и 2004 годах .

Модель магнетара

Из пяти известных четыре SGR расположены в пределах нашей галактики, ещё один - за её пределами.

Количество энергии, которое выбрасывается при обычной вспышке, длящейся несколько десятых секунды, сравнимо с количеством, которое Солнце излучает за целый год. Эти невероятные выбросы энергии могут быть вызваны «звездотрясениями» - процессами разрыва твердой поверхности (коры) нейтронной звезды и выброса из её недр мощных потоков протонов, которые захватываются магнитным полем и излучают в гамма- и рентгеновских областях электромагнитного спектра.

Для объяснения этих вспышек была предложена концепция магнетара - нейтронной звезды с чрезвычайно мощным магнитным полем. Если нейтронная звезда рождается, быстро вращаясь, то совместное влияние вращения и конвекции, которая играет важную роль в первые несколько секунд существования нейтронной звезды, может создать мощное магнитное поле в результате сложного процесса, известного как «активное динамо» (аналогично тому, как магнитное поле создается внутри Земли и Солнца). Теоретики были удивлены, что такое динамо, работая в горячей (~ 10 10 K) сердцевине нейтронной звезды, может создавать магнитное поле с магнитной индукцией ~ 10 15 Гс. После охлаждения (через несколько десятков секунд), конвекция и динамо прекращают своё действие.

Другим типом объектов, которые излучают мощное рентгеновское излучение во время периодических взрывов, являются так называемые аномальные рентгеновские пульсары - AXP (Anomalous X-ray Pulsars). SGR и AXP характеризуются более длинными периодами обращения (2-12 с), чем большинство обычных радиопульсаров. В настоящее время считается, что SGR и AXP представляют единый класс объектов (на 2015 год известно около 20 представителей этого класса) .

Известные магнетары

По состоянию на март 2016 года было известно одиннадцать магнетаров, и ещё четыре кандидата ожидали подтверждения. Примеры известных магнетаров:

По состоянию на сентябрь 2008, ESO сообщает об идентификации объекта, который изначально считали магнетаром, SWIFT J195509+261406; первоначально он был выявлен по гамма-всплескам (GRB 070610).

Полный список приведён в каталоге магнетаров .

См. также

Примечания

1. В современной русскоязычной литературе формы написания через «е» и через «и» конкурируют. В популярной литературе и новостных лентах преобладает калька с английского magnetar - «магне тар », тогда как специалисты в последнее время склоняются к написанию «магни тар » (см., напр., Потехин А. Ю. Физика нейтронных звёзд // Успехи физических наук, т.180, с.1279-1304 (2010)). Аргументы в пользу такого написания приведены, например, в обзоре С. Б. Попова и М. Е. Прохорова (см. список литературы).
2. FAQ: Магнитары 10 фактов о самых необычных типах нейтронных звезд от Сергея Попова Известные магнитары
3. Звездный гибрид: Пульсар плюс магнетар - Популярная механика
4. В реальности вещество не может иметь такую плотность при недостаточно большой массе тела. Если из нейтронной звезды выделить часть размером с горошину и обособить его от всего остального её вещества, то оставшаяся масса не сможет удержать прежнюю плотность, и «горошина» станет взрывообразно расширяться.
5. Magnetar (1999) (неопр.) (недоступная ссылка) . Проверено 17 декабря 2007. Архивировано 14 декабря 2007 года.
6. «Физический минимум» на начало XXI века Академик Виталий Лазаревич Гинзбург
7. Magnetars, Soft Gamma Repeaters and Very Strong Magnetic Fields (неопр.) . Robert C. Duncan, University of Texas at Austin (март 2003). Проверено 4 августа 2009. Архивировано 27 февраля 2012 года.
8. How Much Mass Makes a Black Hole? , SpaceRef, 19.08.2010
9. Алексей Понятов. Импульсивная // Наука и жизнь . - 2018. - № 10 . - С. 26-37 .
10. Potekhin A.Y.., De Luca A., Pons J.A. Neutron Stars-Thermal Emitters (англ.) // Space Sci. Rev. : журнал. - N.Y.: Springer, 2015. - October (vol. 191 , iss. 1 ). - P. 171-206 . - DOI :10.1007/s11214-014-0102-2 . - arXiv :1409.7666 .

Команде астрономов впервые в мире удалось измерить магнитное поле в определённой точке на поверхности магнетара. Магнетары – это разновидность нейтронных звёзд, плотное и компактное ядро гигантской звезды, внешние слои которой были отброшены в результате взрыва сверхновой.

Магнетары имеют самое сильное магнитное поле во Вселенной. До сегодняшнего дня удавалось измерить лишь их наиболее крупномасштабные поля, однако с помощью новой техники и наблюдений за магнетарами в рентгеновском спектре, астрономы выявили сильное, локализованное магнитное поле внутри их поверхности.

Магнитное поле магнетара имеет сложную структуру. Проще всего засечь и измерить его внешнюю часть, которая имеет форму и поведение, сходные с обычным биполярным магнитом.

Новое исследование проводилось на магнетаре SGR 0418+5729. Наблюдения за ним с помощью космического рентгеновского телескопа «XMM-Newton» показали, что внутри него скрыто второе — чрезвычайно сильное магнитное поле.

«Этот магнетар имеет сильное поле, лежащее под его поверхностью. Однако единственный способ обнаружить его – это найти брешь в поверхности, через которую скрытое поле может вырваться наружу», рассказывает один из соавторов исследования Сильвия Зейн.

Такие магнитные утечки также позволяют объяснить характерные для магнетаров спонтанные вспышки излучения. Искривлённое магнитное поле, заключённое внутри звезды, наращивает напряжение под её поверхностью, в какой-то момент прорывая «оболочку» и испуская неожиданные вспышки рентгеновского излучения.

Магнетары слишком малы – всего лишь около 20 километров в диаметре – и удалены, чтобы их можно было разглядеть даже в самые лучшие телескопы. Астрономы замечают их лишь по косвенным признакам, измеряя вариации рентгеновской эмиссии по мере вращения звезды.

«SGR 0418+5729 обращается один раз в 9 секунды. Мы обнаружили, что в определённой точке этого вращения, яркость его рентгеновского свечения резко падает. Это означает, что нечто в конкретной точке его поверхности поглощает излучение», добавляет соавтор исследования Роберто Туролла.

Команда полагает, что концентрация протонов на маленьком участке поверхности магнетара – возможно, порядка нескольких сотен метров – поглощает это излучение. Протоны сконцентрированы в такой малый объём сильным локализованным магнитным полем, вырывающимся из внутренних слоёв звезды, представляя серьёзное свидетельство того, что внутри неё скрывается второе искривлённое магнитное поле.

«Это потрясающее открытие также подтверждает, что, в принципе, другие пульсары могут скрывать сходные мощные магнитные поля под своей поверхностью. В результате, многие пульсары могут переключаться, и на время становится активными магнетарами – и благодаря этому в будущем мы можем открыть намного больше магнетаоров, чем думали прежде. Это заставит нас существенно пересмотреть наши представления о нейтронных звёздах», говорит Зейн.