Звезды крадут газ

Магнетар в кластере Westerlund 1 в представлении художника. Источник: ESO

Ученые объяснили существование магнетаров — редчайших нейтронных звезд

Артем Асташенков

15 мая, 2014 14:54

3 мин

Европейские астрономы утверждают, что разобрались в механизме образования особых нейтронных звезд, обладающих мощнейшим магнитным полем — магнетаров. Предварительная версия работы ученых из Великобритании, Германии и Испании доступна на сайте Европейской Южной Обсерватории (ESO).

Магнетары являются редчайшим подвидом пульсаров — мерцающих нейтронных звезд. Согласно доминирующей теории, магнитное поле пульсара наклонено к его оси вращения, из-за чего и происходит модуляция излучения, которую мы воспринимаем как вспышки. Однако магнетары еще более необычны: их магнитное поле чрезвычайно сильно — примерно в сто триллионов раз мощнее земного.

Как и другие нейтронные звезды, магнетары сравнительно невелики и обладают огромной массой и, соответственно, плотностью. Сочетание этих характеристик с особенностями магнитного поля заводит ученых в тупик уже 35 лет: нейтронные звезды возникают в результате взрывов сверхновых, но космический объект с такими свойствами должен был бы, по современным представлениям, стать черной дырой.

В Млечном пути известен всего 21 магнетар, статус еще пяти похожих звезд пока не подтвержден. Одно такое небесное тело находится в молодом (в космических масштабах) кластере Westerlund 1 в 16 тысячах световых лет от нас. Для его возникновения требовался бы гравитационный коллапс звезды в 40 раз больше Солнца, но светила соответствующих размеров обычно превращаются в черные дыры.

Европейские астрономы выдвинули гипотезу, согласно которой магнетар сформировался в результате взаимодействия двух массивных звезд на очень близком расстоянии — около диаметра земной орбиты вокруг Солнца. Но вблизи магнетара в Westerlund 1 подходящего второго объекта не оказалось.

Тогда исследовательская группа, работающая на системе телескопов VLT (Very Large Telescope, Чили), решила искать подходящий объект среди убегающих звезд — светил, движущихся по направлению из кластера с аномально высокой скоростью. Ученые рассудили, что взрыв сверхновой вполне мог выбить вторую звезду бинарной пары с ее орбиты.

Такое небесное тело нашлось. Им оказалась звезда Westerlund 1-5. Ее скорость соответствует сценарию с гравитационным коллапсом в бинарной системе, у нее низкая масса, высокая яркость и большие доли углерода, водорода и азота в химическом составе. Такого сочетания характеристик невозможно достичь без помощи второго сопоставимого объекта: молодые звезды богаты только водородом и азотом, у старых же они на исходе и доминирует углерод.

Зная свойства второй звезды из бинарной системы, астрономы смогли восстановить историю возникновения магнетара в кластере Westerlund 1. На первом этапе у большей из двух звезд стало заканчиваться топливо, и ее внешние слои вещества начали притягиваться к меньшей из них, которая в последствии и стала магнетаром. Отнимая газ у своей соседки, вторая звезда постепенно набирала массу и раскручивалась все быстрее, что и породило в итоге мощнейшее магнитное поле.

Часть приобретенной массы светило не смогло удержать и отпустило обратно — в основном, в «свободное плавание», но кое-что получила и Westerlund 1-5 — отсюда ее уникальный химический состав. Ее соседка же сбросила достаточно вещества, чтобы избежать превращения в черную дыру и стать магнетаром.

Кластер Westerlund 1 был открыт в 1961 году. Газ и пыль в межзвездном пространстве сильно затрудняют наблюдения за ним, однако в принципе он способен дать астрономам уникальную информацию о жизненном цикле звезд в Млечном пути. В области диаметром всего в шесть световых лет находится скопление звезд общей массой примерно в 100 тысяч раз больше массы Солнца, при этом каждая из них превосходит наше светило в 30–40 раз, что говорит о малом возрасте региона — не более 5 млн лет.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе