[ad_1]
Сигнатура в рентгеновском излучении, излучаемом сильно намагниченной мертвой звездой, известной как магнетар, предполагает, что звезда имеет твердую поверхность без атмосферы, согласно новому исследованию, проведенному международным сотрудничеством под руководством исследователей UCL.
Исследование, опубликованное в журнале Наукаиспользует данные со спутника НАСА, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), запущенный в декабре прошлого года. Спутник, созданный совместно НАСА и Итальянским космическим агентством, позволяет по-новому взглянуть на рентгеновское излучение в космосе, измеряя его поляризацию — направление колебания световых волн.
Команда изучила наблюдения IXPE за магнитаром 4U 0142+61, расположенным в созвездии Кассиопеи, примерно в 13 000 световых лет от Земли. Это был первый раз, когда наблюдался поляризованный рентгеновский свет от магнитара.
Магнитары — это нейтронные звезды — очень плотные остатки ядер массивных звезд, которые взорвались как сверхновые в конце своей жизни. В отличие от других нейтронных звезд, они обладают огромным магнитным полем — самым мощным во Вселенной. Они излучают яркое рентгеновское излучение и показывают беспорядочные периоды активности с испусканием вспышек и вспышек, которые могут высвободить всего за одну секунду количество энергии, в миллионы раз большее, чем наше Солнце излучает за один год. Считается, что они питаются от своих сверхмощных магнитных полей, в 100–1000 раз сильнее, чем у стандартных нейтронных звезд.
Исследовательская группа обнаружила гораздо более низкую долю поляризованного света, чем можно было бы ожидать, если бы рентгеновские лучи проходили через атмосферу. (Поляризованный свет — это свет, колебания которого происходят в одном направлении, то есть электрические поля вибрируют только в одном направлении. Атмосфера действует как фильтр, выбирая только одно состояние поляризации света.)
Команда также обнаружила, что для частиц света с более высокими энергиями угол поляризации (покачивание) меняется ровно на 90 градусов по сравнению со светом с более низкими энергиями, следуя тому, что теоретические модели предсказывали бы, если бы у звезды была твердая кора, окруженная внешняя магнитосфера, заполненная электрическими токами.
Соавтор, профессор Сильвия Зейн (UCL Mullard Space Science Laboratory), член научной группы IXPE, сказала: «Это было совершенно неожиданно. Я был уверен, что там будет атмосфера. Газ звезды достиг критической точки и затвердел так же, как вода может превратиться в лед. Это результат невероятно сильного магнитного поля звезды.
«Но, как и в случае с водой, температура также является фактором — более горячий газ потребует более сильного магнитного поля, чтобы стать твердым.
«Следующим шагом является наблюдение за более горячими нейтронными звездами с аналогичным магнитным полем, чтобы исследовать, как взаимодействие между температурой и магнитным полем влияет на свойства поверхности звезды».
Ведущий автор, доктор Роберто Таверна из Университета Падуи, сказал: «Самая захватывающая особенность, которую мы могли наблюдать, — это изменение направления поляризации с энергией, при этом угол поляризации колеблется ровно на 90 градусов.
«Это согласуется с тем, что предсказывают теоретические модели, и подтверждает, что магнетары действительно обладают сверхсильными магнитными полями».
Квантовая теория предсказывает, что свет, распространяющийся в сильно намагниченной среде, поляризован в двух направлениях, параллельном и перпендикулярном магнитному полю. Величина и направление наблюдаемой поляризации несут отпечаток структуры магнитного поля и физического состояния вещества в окрестности нейтронной звезды, давая информацию, недоступную другим способом.
Ожидается, что при высоких энергиях преобладают фотоны (частицы света), поляризованные перпендикулярно магнитному полю, что приводит к наблюдаемому 90-градусному колебанию поляризации.
Профессор Роберто Туролла из Университета Падуи, который также является почетным профессором Лаборатории космических исследований Калифорнийского университета имени Малларда, сказал: «Поляризация при низких энергиях говорит нам о том, что магнитное поле, вероятно, настолько сильное, что вращает атмосферу вокруг звезды. в твердое или жидкое состояние, явление, известное как магнитная конденсация».
Считается, что твердая кора звезды состоит из решетки ионов, удерживаемых магнитным полем. Атомы были бы не сферическими, а вытянутыми в направлении магнитного поля.
До сих пор ведутся споры о том, есть ли у магнетаров и других нейтронных звезд атмосферы. Тем не менее, новая работа является первым наблюдением нейтронной звезды, где твердая кора является надежным объяснением.
Профессор Джереми Хейл из Университет Британской Колумбии (UBC) добавил: «Стоит также отметить, что включение эффектов квантовой электродинамики, как мы сделали в нашем теоретическом моделировании, дает результаты, совместимые с наблюдением IXPE. Тем не менее, мы также изучаем альтернативные модели для объяснения данных IXPE, для которых до сих пор отсутствует надлежащее численное моделирование».
Найти Узоры карандашом для срисовки можно на flomaster.club.