Магнетар сбился в обратную сторону

Нейтронные звезды — одни из самых экзотичных компактных объектов во Вселенной, по необычности свойств, уступающие, пожалуй, только черным дырам, — представляют исключительный интерес для астрономов. Эти небольшие, диаметром порядка 20 км сверхтяжелые шары образуются после коллапса массивных звезд. Заключенная в таком объеме масса создает огромную плотность, при которой чайная ложка вещества весит порядка миллиарда тонн.

При этом силы тяготения на нейтронной звезде уравновешиваются давлением так называемого вырожденного нейтронного газа. Условия, в которых находится вещество, невозможно создать ни в одной лаборатории на Земле.

Магнетары — особые типы нейтронных звезд, обладающие экстремальным магнитным полем, в триллионы раз более сильным, чем естественное поле Земли. На сегодняшний день науке известно не более 20 таких замагниченных звезд. Магнетары могут вращаться с бешеной скоростью (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту) и иногда вспыхивают в рентгеновском диапазоне, что может фиксироваться обсерваториями на Земле и в космосе.

Важной особенностью всех нейтронных звезд и магнетаров в частности является замедление вращения — это происходит из-за взаимодействия заряженной коры звезды с собственным магнитным полем и потерь энергии на излучение частиц. Это замедление фиксируют, оценивая постепенное увеличение периода пульсаций нейтронных звезд в радио- или рентгеновском диапазоне.

Однако иногда в поведении таких звезд наблюдается «заскок» — без видимых причин скорость вращения скачкообразно увеличивается, после чего продолжает падать с прежней скоростью.

Такие явления наблюдаются часто, они получили название глитчей (glitch --«сбой»).

Глитчи не означают, что звезда начинает вдруг резко раскручиваться, — просто период вращения может внезапно уменьшиться на несколько миллионных долей секунды. Согласно современным представлениям, так происходит из-за того, что разные составляющие звезды вращаются независимо друг от друга: если твердая кора тормозится магнитным полем, то сверхтекучая составляющая звезды, в которую входят и нейтроны, с корой почти не связана и потому не тормозится. В определенный период эти компоненты обмениваются вращательным моментом, в результате чего сверхтекучая компонента замедляется, а кора (для наблюдателя с Земли и вся звезда) — наоборот, получает кратковременную прибавку к вращению.

Наблюдая сотни глитчей, раскручивающих нейтронные звезды, астрономы были спокойны: считалось, что механизм их появления понятен.

Однако поведение магнетара 1E 2259+586, находящегося в 10 тыс. световых лет от нас, показало, что, возможно, механизм этот понят, да не так.

Магнетар, открытый еще в 1981 году, оборачивается вокруг своей оси за семь секунд. Это подтверждалось наблюдениями орбитальной обсерватории Swift: пульсации в ренгтеновском диапазоне указывали на замедление звезды, наблюдаемое у всех подобных магнетаров. Однако 28 апреля 2012 года было замечено, что период внезапно возрос на 2 миллионных секунды.

Иначе говоря, магнетар внезапно не ускорился, а замедлился! «Мы назвали это антиглитчем, так как он воздействовал на звезду совершенно иначе, чем мы наблюдали с нейтронными звездами раньше», — говорит Нейл Герелс, автор работы, опубликованной в Nature.

А за неделю до внезапного торможения магнетар вызвал короткую вспышку в рентгеновском диапазоне, зафиксированную космическим телескопом Fermi. Ученые считают, что эта 36-миллисекундная вспышка сопровождала внутренние процессы, заставившие магнетар внезапно переключиться в режим торможения. «Мы и ранее наблюдали мощные рентгеновские вспышки на магнетарах. Однако антиглитч стал для нас сюрпризом. Это говорит о том, что внутри этих странных объектов происходит что-то принципиально новое», — говорит Виктория Каспи из Университета Макгилла. Что именно тормозит магнетар, ученые не знают. Возможно, виноваты внешние причины, иначе астрономам придется пересмотреть взгляды на внутреннее строение нейтронных звезд.

«Один из вариантов объяснения антиглитча — то, что у сверхтекучей жидкости есть дополнительные резервуары вращения, которые могут вращаться не быстрее, а медленнее, чем кора. Тогда в какой-то момент, перестроившись, они могут отнять скорость у коры и замедлить вращение звезды», — считает доктор физико-математических наук, с.н.с. ГАИШ МГУ, специалист по нейтронным звездам Сергей Попов.

Однако, возможно, причина торможения магнетара — внешняя, и кроется она в магнитном поле. «Магнитного поля у магнетара «много», в нем заключено много энергии. И Андрей Белобородов с компанией год назад «придумали» другой механизм торможения. Теперь мы точно имеем новую загадку. Для меня лично предпочтительной выглядит идея с магнитосферой, а не с внутренним строением. В таком случае тогда антиглитчи — это свойство именно магнетаров, то есть нейтронных звезд с большими полями», — считает астроном.