5 октября 2020 года быстро вращающийся труп давно умершей звезды примерно в 30 000 световых лет от Земли изменил скорость. В космическое мгновение его вращение замедлилось. А через несколько дней он резко начал излучать радиоволны.

Благодаря своевременным измерениям с помощью специализированных орбитальных телескопов астрофизик из Университета Райса Мэтью Бэринг и его коллеги смогли проверить новую теорию о возможной причине редкого замедления или «антиглюка» SGR 1935+2154, сильно магнитного типа. нейтронная звезда, известная как магнетар .

В исследовании, опубликованном в этом месяце в журнале Nature Astronomy , Бэринг и его соавторы использовали рентгеновские данные, полученные с помощью многозеркальной рентгеновской миссии Европейского космического агентства ( XMM-Newton ) и исследователя внутреннего состава нейтронной звезды НАСА ( NICER ), чтобы проанализировать вращение магнетара. Они показали, что внезапное замедление могло быть вызвано вулканоподобным разрывом на поверхности звезды, который изверг в космос «ветер» массивных частиц. Исследование определило, как такой ветер может изменить магнитные поля звезды, условия затравки, которые могли бы включить радиоизлучение, которое впоследствии было измерено китайским сферическим телескопом с пятисотметровой апертурой ( FAST ). ).

«Люди предполагали, что нейтронные звезды могут иметь на своей поверхности эквивалент вулканов», — сказал Бэринг, профессор физики и астрономии. «Наши результаты показывают, что это могло иметь место, и что в данном случае разрыв, скорее всего, произошел на магнитном полюсе звезды или рядом с ним».

SGR 1935+2154 и другие магнетары представляют собой тип нейтронной звезды, компактные остатки мертвой звезды, которая разрушилась под действием сильной гравитации. Около дюжины миль в ширину и такие же плотные, как ядро ​​атома, магнетары вращаются каждые несколько секунд и обладают самыми интенсивными магнитными полями во Вселенной.

Магнитары излучают интенсивное излучение, в том числе рентгеновское и иногда радиоволны. и гамма-лучи. По этим выбросам астрономы могут многое узнать о необычных звездах. Например, подсчитывая импульсы рентгеновского излучения, физики могут рассчитать период вращения магнетара или количество времени, которое требуется для совершения одного полного оборота, как это делает Земля за один день. Периоды вращения магнетаров обычно изменяются медленно, и для замедления на один оборот в секунду требуются десятки тысяч лет.

Бэринг сказал, что сбои — это резкое увеличение скорости вращения , которое чаще всего вызывается внезапными сдвигами глубоко внутри звезды.

«В большинстве сбоев период пульсации становится короче, а это означает, что звезда вращается немного быстрее, чем раньше», — сказал он. «Объяснение из учебника состоит в том, что со временем внешние намагниченные слои звезды замедляются, а внутреннее, ненамагниченное ядро ​​— нет. внезапная передача энергии вращения от более быстро вращающегося ядра к более медленно вращающейся коре».

Резкие замедления вращения магнетаров очень редки. Астрономы зафиксировали только три «антиглюка», включая событие октября 2020 года.

В то время как сбои обычно можно объяснить изменениями внутри звезды, антиглюки, скорее всего, не могут. Теория Бэринга основана на предположении, что они вызваны изменениями на поверхности звезды и в пространстве вокруг нее. В новой статье он и его соавторы построили модель ветра, вызванного вулканом, чтобы объяснить результаты измерений антиглюка в октябре 2020 года.

Бэринг сказал, что модель использует только стандартную физику, в частности, изменения углового момента и сохранение энергии, чтобы объяснить замедление вращения.

«Сильный ветер массивных частиц, исходящий от звезды в течение нескольких часов, может создать условия для падения периода вращения», — сказал он. «Наши расчеты показали, что такой ветер также может изменить геометрию магнитного поля за пределами нейтронной звезды».

Разрыв может быть вулканоподобным образованием, потому что «общие свойства пульсации рентгеновского излучения, вероятно, требуют, чтобы ветер исходил из локализованной области на поверхности», — сказал он.

«Что делает октябрьское событие 2020 года уникальным, так это то, что всего через несколько дней после антиглюка произошел быстрый радиовсплеск от магнетара, а вскоре после этого вспыхнуло импульсное эфемерное радиоизлучение», — сказал он. «Мы видели лишь несколько переходных импульсных радиомагнетаров, и это первый раз, когда мы видим радиовключение магнитара почти одновременно с антиглюком».

Бэринг утверждал, что это совпадение по времени предполагает, что антиглюк и радиоизлучение были вызваны одним и тем же событием, и он надеется, что дополнительные исследования модели вулканизма дадут больше ответов.

«Интерпретация ветра дает путь к пониманию того, почему включается радиоизлучение», — сказал он. «Это дает новое понимание, которого у нас не было раньше».