Космические пульсары активно пожирают всё вокруг
Ранее нечто подобное обнаруживалось только применительно к черным дырам и нейтронным звездам.
В
1971 году советский физик Виктор Шварцман впервые показал, что
присутствие сильного магнитного поля в веществе, захватываемом черной
дырой, может существенно изменить весь процесс поглощения в целом.
Собственное магнитное поле потока, при определенных условиях,
оказывается способным остановить процесс падения вещества на
значительном расстоянии от черной дыры, которое именуется радиусом
Шварцмана.
Советские ученые в 1974 году пришли к выводу, что
влияние сильного поля аккреционного потока приводит к образованию вокруг
черной дыры магнитной пластины, напоминающей аккреционный диск, но
практически не вращающейся.
Последовавшие за этим многочисленные
попытки найти подтверждения такого сценария не приводили к успеху в
силу технических трудностей проверки предсказаний модели магнитной
аккреции (поглощения) на черные дыры.
Положение, однако,
радикально изменилось, когда сотрудниками Пулковской обсерватории
впервые в мировой практике была предпринята попытка моделирования
магнитной аккреции на нейтронные звезды, которые, находясь в составе
массивных двойных систем, проявляют себя как рентгеновские пульсары.
Многие вопросы относительно природы этих "хорошо изученных" систем до настоящего времени остаются не отвеченными.
"На
рассмотрение вопроса о возможности магнитной аккреции в рентгеновских
пульсарах нас натолкнул очень высокий темп торможения вращения
нейтронной звезды, эпизодически наблюдаемый в системе GX 301-2.
Объяснить этот феномен в рамках стандартных моделей - сферической или
дисковой аккреции - можно лишь предположив, что магнитное поле звезды
превосходит 200 Гигагаусс. Однако величина магнитного поля оказывается в
100 раз меньше", - рассказывает сотрудник Пулковской астрономической
обсерватории РАН Назар Ихсанов.
В 2011 году был обнаружен еще
один объект со схожим поведением – астрономы обнаружили "заторможенные"
останки сверхновой - рентгеновский пульсар SXP 1062, расположенный в
оставшемся от взрыва плазменном облаке.
При относительно юном
возрасте (всего 20 тыс. лет) эта нейтронная звезда вращается с
удивительно долгим периодом (1062 секунды), который эпизодически
увеличивается с высоким темпом.
Объяснить происхождение и поведение такого объекта в рамках стандартной модели оказывается невозможно. Но на помощь приходит сценарий магнитной аккреции, в рамках которого появление такого пульсара оказывается скорее закономерным.
"Магнитная
аккреция в рентгеновских пульсарах реализуется в том случае, если
радиус Шварцмана превосходит канонический Альвеновский радиус нейтронной
звезды. В противном случае, процесс падения вещества описывается
стандартной моделью дисковой аккреции. Взяв это за основу, мы
обнаружили, что темп торможения нейтронных звезд, находящихся в условиях
магнитной аккреции, действительно должен быть существенно выше темпа
торможения звезд, поглощающих вещество без магнитного поля", - объясняет
Ихсанов.
Условно говоря, это происходит потому, что влияние
магнитного поля аккреционного потока приводит к изменению не только его
структуры, но и механизма взаимодействия падающего вещества с магнитным
полем самой звезды.
Вещество на внутреннем радиусе магнитной
пластины накапливается до тех пор, пока его отток из пластины в
магнитосферу вследствие диффузии и перезамыканий силовых линий
магнитного поля, не сравняется с притоком газа, захватываемым звездой из
своего окружения.
Это приводит к большим плотностям плазмы на
границе магнитосферы и значительному увеличению темпа торможения
вращения нейтронной звезды.
Пульсар, точнее радиопульсар,
представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные
потоки радиоизлучения, и в результате вращения нейтронной звезды поток
попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки
времени — так образуются импульсы пульсара.
Несколько позже были
открыты источники периодического рентгеновского излучения, названные
рентгеновскими пульсарами. Как и радио-, рентгеновские пульсары являются
сильно замагниченными нейтронными звёздами.
В отличие
от радиопульсаров, расходующих собственную энергию вращения на
излучение, рентгеновские пульсары излучают за счёт "пожирания" вещества
звезды-соседа, в то время как сосед под действием пульсара постепенно
превращается в белого карлика.
Как следствие, масса пульсара
медленно растёт, увеличивается его момент инерции и частота вращения, в
то время как радиопульсары со временем, наоборот, замедляются.
Обычный
пульсар совершает оборот за время от нескольких секунд до нескольких
десятых долей секунды, а рентгеновский пульсар делает сотни оборотов в
секунду.
Неожиданно заторможенный пульсар учёные нашли почти год назад. И только сейчас поняли, что к чему.
