Картина эволюции сверхкомпактных объектов Вселенной
Картина эволюции сверхкомпактных объектов Вселенной, разработанная астрофизиками МГУ, предсказывает новые ещё неоткрытые объекты во Вселенной.
Работа учёных опубликована в престижном научном журнале New Astronomy Review.
Чтобы объяснить появление во Вселенной радиопульсаров, поляров, магнитаров, рентгеновских пульсаров и других необъясненных до конца явлений, необходим единый эволюционный подход.
Астрофизики МГУ решили посмотреть, как выглядят множество открытых за последние годы новых объектов и предприняли попытку, своего рода «Великого объединения» в мире релятивистских замагниченных звёзд.
В основу нового подхода был положен теоретический объект «Грави-Магнитный Ротатор» (ГМР), предложенный профессором МГУ Владимиром Липуновым. Это очень простой объект: у него только три параметра - масса (она отвечает за гравитационное взаимодействие), магнитный дипольный момент и скорость вращения вокруг оси (эти два параметра определяют электромагнитную часть взаимодействия ГМР с окружающей плазмой).
Взаимодействие очень сложное. Фактически речь идет о описании электродинамических процессов в падающей под действием гравитационного поля компактной звезды плазмы. То есть возникает сложнейшая магнитогидродинамическая задача в гравитационном поле, не решенная до сих пор! Чтобы понять сложность её достаточно посмотреть на результаты решения гораздо более простой гидродинамической задачи в гравитационном поле Земли - задачи предсказания погоды (и тем более - изменений климата) теоретическим моделированием.
Именно сложность задачи и многообразие возможных решений, с которыми может сравниться только создание теории реактора термоядерного синтеза - Токомака - показывает реальное многообразие в поведение ГМР в природе.
«ГМР парадигма позволяет понять эволюцию этих объектов. Вот как на этой диаграмме легко угадывается уже известный научному миру сценарий возникновения миллисекундных радиопульсаров (зеленые точки). Видно, что их множество располагается параллельно линии, вдоль которой вытянутые жёлтые точки - старые нейтронные звёзды рентгеновские барстеры (жёлтые кружочки). Это происходит из-за того, что в процессе аккреции в маломассивных двойных системах красных карликов и нейтронных звезд, последние теряют свое магнитное поле и раскручиваются падающим на них веществом до миллисекундных периодов. А когда красный карлик, теряя массу превращается в планету - темп аккреции уменьшается в десятки миллионов раз и жёлтые точки почти мгновенно превращаются в зелёные параллельным горизонтальной оси переносом. Там они остаются «навсегда» - ведь магнитного поля у них так мало, что они почти не тормозятся», - рассказал Владимир Липунов, заслуженный профессор МГУ, заведующий Лабораторией космического мониторинга ГАИШ МГУ.
Но диаграмма не только объясняет, но и подсказывает как обычные радиопульсары (красные точки) затухают, переходя на стадию пропеллера, а некоторые из них - те что оказались в двойных системах, потом превращаются в рентгеновские пульсары (синие и фиолетовые кружочки).
А вот множество Магнитаров, которые преподносят сюрпризы в последние годы, выдавая себя, то за гамма-повторители, то за аномальные рентгеновские пульсары или появляются даже в виде радио-вспышек изображаются малиновыми треугольничками.
«Легко заметить, что огибающая этой «малины»; параллельна линии Поляров. Но Поляры - это белые карлики, а магнитары - нейтронные звёзды. Но оказывается у этих разных объектов есть общее: обе эти группы являются рекордсменами магнитных полей в своих классах звезд. Авторы работы предложили сценарий образования нейтронных звезд из белых карликов. Дело в том, что белые карлики в двойных системах, как и нейтронные звезды могут набирать массу (аккреция массы) и в какой-то момент могут превратиться в нейтронные звёзды. Но тогда понятно почему из самых сильно замагниченных белых карликов, могут появится и Магнитары!», - добавил Владимир Липунов.
Авторы провели популяционный синтез этого превращения в природе (с помощью спецпакета программ «Машина Сценариев») и показали, что рассмотренный сценарий представляет собой реальную эволюционную веточку образования Магнитаров!
Таким образом, дана интерпретация многим проявлениям нейтронных звёзд и белых карликов. Найдены дополнительные возможности образования магнитаров в областях со слабым или нулевым звездообразованием.
