Обнаружена новорождённая нейтронная звезда редчайшего класса

Астрономы обнаружили новорождённый магнетар — нейтронную звезду чрезвычайно редкого типа. Никогда ещё эти экзотические объекты не наблюдались в столь юном возрасте. Открытие может пролить новый свет на то, как живут и умирают звёзды.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal Letters.

Крошечные тяжеловесы

Наверняка вы уже знаете о нейтронных звёздах. Напомним, что подобный объект образуется из ядра светила, взорвавшегося как сверхновая. По массе такие тела сопоставимы с Солнцем, но в диаметре достигают лишь нескольких километров. Из-за такого несоответствия массы и размера у них чудовищная плотность: сотни миллионов тонн "помещаются" в кубическом сантиметре.

Ещё одно свойство этих объектов — мощнейшее магнитное поле. У типичной нейтронной звезды оно в сотни тысяч раз сильнее, чем у самых мощных магнитов, созданных человеком.

Такие экзотические значения плотности материи и напряжённости магнитного поля превращают небесное тело в физическую лабораторию, которую человечество было бы не в силах создать самостоятельно. Поэтому физики пристально изучают нейтронные звёзды в поисках ответов на самые непростые вопросы о законах, управляющих материей.

Свой интерес и у астрономов. Ведь нейтронная звезда — остаток отгоревшего светила. Изучая её свойства, можно понять интимные подробности жизни и смерти звёзд, которые иначе ускользнули бы от наблюдателей.

Изучение магнетаров может пролить свет на детали катастрофических взрывов звёзд.
Иллюстрация ESA/ECF.

Магнитные оригиналы

Существует редкий класс нейтронных звёзд, который выглядит экзотичным даже по меркам этих объектов. Это магнетары — нейтронные звёзды, магнитное поле которых в тысячи раз сильнее, чем обычно. Это буквально самые сильные магниты во Вселенной.

Сегодня человечеству известно более трёх тысяч нейтронных звёзд, но среди них есть только 31 магнетар (включая тот, об открытии которого мы сейчас расскажем).

Магнетар Swift J1818.0-1607 был открыт в марте 2020 года благодаря рентгеновской вспышке, пойманной орбитальной обсерваторией Swift. (Поясним, что в спокойном состоянии этот объект был слишком тусклым для существующих телескопов.)

Как только "быстрый" Swift обнаружил вспышку, в ту же точку неба были наведены другие рентгеновские инструменты, а спустя некоторое время и радиотелескоп. Наблюдения помогли астрономам вычислить параметры "найдёныша".

Магнетар Swift J1818.0-1607 во время рентгеновской вспышки (по данным инструмента XMM-Newton).
Иллюстрация ESA/XMM-Newton; P. Esposito et al. (2020).

Многообещающий младенец

Оказалось, что J1818.0-1607 находится в 16 тысячах световых лет от Земли. По массе и размеру это типичная нейтронная звезда: будучи вдвое массивнее Солнца, он имеет диаметр около 25 километров. Магнитное поле в 1014 гауссов не оставило у учёных сомнений, что открыт тридцать первый магнетар.

Но удивительным оказалось другое. Судя по периоду вращения вокруг своей оси (всего 1,36 секунды), а также по ряду других признаков, это небесное тело имеет ничтожный по космическим меркам возраст. Когда оно испускало излучение, которое теперь обнаружили телескопы, ему было всего 240 лет отроду (не забудем, что ещё 16 тысяч лет эти электромагнитные волны путешествовали по Вселенной).

Астрономы ещё никогда не наблюдали столь молодой магнетар! Это открытие должно пролить свет на механизмы образования этих сверхмагнитов.

"Может быть, если мы узнаем историю образования этих объектов, мы поймём, почему существует такая огромная разница между количеством обнаруженных нами магнетаров и общим числом известных нейтронных звёзд", — надеется соавтор статьи Нанда Ри (Nanda Rea) из Института космических наук в Барселоне.

Кроме того, новые наблюдения позволят астрономам уточнить свои теории по поводу эволюции магнетаров. Многие модели прогнозируют, как свойства такого объекта меняются с возрастом. И теперь можно будет это проверить, сравнивая "младенца" с более зрелыми собратьями.

Кроме того, Swift J1818.0-1607 является ещё и радиопульсаром. Другими словами, он излучает радиоволны в виде чрезвычайно узкого луча. Когда этот луч попадает в поле зрения радиотелескопа, наблюдается короткая радиовспышка. Она повторяется с каждым оборотом небесного тела вокруг своей оси.

Астрономам известно множество радиопульсаров, но магнетары обычно ими не являются. Swift J1818.0-1607 стал лишь пятым магнетаром, обладающим этим свойством.

Исследователи отмечают, что за последнее десятилетие число известных магнетаров удвоилось. Вероятно, учёные откроют ещё много подобных объектов, и это позволит лучше изучить их удивительные свойства.