Открыто самое сильное магнитное поле во Вселенной

Ученые Института физики высоких энергий Китайской академии наук и Тюбингенского университета в Германии открыли самое сильное магнитное поле во Вселенной у рентгеновской двойной нейтронной звезды Swift J0243.6+6124. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Источники сверхяркого рентгеновского излучения (ULX) — это яркие источники рентгеновского излучения с кажущейся светимостью более 10 в 39-й степени эрг в секунду. Астрономы обнаруживают у таких источников рентгеновские пульсации, что указывает на то, что эти объекты являются аккрецирующими нейтронными звездами с сильным магнитным полем. Надежно измерить силу последнего можно по циклотронному резонансному рассеянию (англ. cyclotron resonant scattering feature, CRSF) — явлению, которое происходит, когда рентгеновские фотоны рассеиваются на электронах плазмы в присутствии магнитного поля.

Наблюдения были проведены с помощью китайской орбитальной рентгеновской обсерватории Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT). Ученые обнаружили CRSF с самой высокой энергией, известной на сегодняшний день, равной 146 килоэлектронвольт (кэВ), во время вспышки первого галактического источника пульсирующего сверхяркого рентгеновского излучения Swift J0243.6+6124 в 2017 году. Эта энергия соответствует поверхностному магнитному полю с силой 1,6 миллиарда Тесла.

Рентгеновская двойная система состоит из нейтронной звезды и звезды-компаньона. Под действием сильной гравитации нейтронной звезды газ компаньона падает на нейтронную звезду, образуя аккреционный диск. Плазма в аккреционном диске падает вдоль магнитных линий на поверхность нейтронной звезды, в результате чего выделяется мощное рентгеновское излучение. Наряду с вращением нейтронной звезды такие выбросы приводят к периодическим рентгеновским импульсным сигналам. Сверхяркие рентгеновские пульсары представляют собой класс объектов, рентгеновская светимость которых намного превышает светимость канонических рентгеновских аккрецирующих пульсаров.

В 2020 году команда Insight-HXMT сообщила об обнаружении линии циклотронного поглощения 90 кэВ от нейтронной звезды в рентгеновской двойной системе GRO J1008-57, соответствующей поверхностному магнитному полю в 1 миллиард Тесла. Позже была обнаружена нейтронная звезда с максимальной энергией циклотронного рассеяния около 100 кэВ. Новое открытие побило этот рекорд.