Ученые расрыли тайну образования магнетаров.

Магнетары – сверхплотные остатки взрывов сверхновых звезд, имеющие удивительные свойства. Это невероятно мощные магниты во Вселенной — в миллионы раз более мощные, чем самые сильные магниты, которые могут создать люди. Используя Очень Большой Телескоп ESO (VLT), группа европейских астрономов, впервые обнаружила звезду, когда-то составлявшую двойную систему с той, из которой впоследствии образовался магнетар. Это открытие помогает понять, как происходит рождение магнетара и почему породившая его звезда не коллапсировала в черную дыру, как должно было случиться по представлениям астрономов.

Когда массивная звезда во время взрыва сверхновой коллапсирует под действием своей силы тяжести, она превращается либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру.  Mагнетар — это крайне экзотическая форма нейтронной звезды. Как и все нейтронные звезды, она очень маленькая невероятно плотная — кубический сантиметр вещества  весил бы около миллиарда тонн. Кроме того, магнетар обладает очень мощным магнитным полем. Вследствие колоссальных напряжений в коре магнетара на нем  время от времени происходят внезапные деформации, называемые звездотрясениями, в эти моменты  с его поверхности вырывается очень интенсивное гамма-излучение.

Один из примерно двух десятков известных в Млечном Пути магнетаров располагается в звездном скоплении Westerlund 1, в южном созвездии Жертвенника (Ara), на расстоянии 16 000 световых лет от Земли. Он обозначен CXOU J164710.2-455216 и представляет собой крайне интересную загадку для астрономов.

“Мы предпологаем, что магнетар в скоплении Westerlund , скорее всего, образовался при взрыве звезды примерно в 40 раз более массивной, чем Солнце. Но это само по себе необычно – ведь такие массивные звезды после взрыва коллапсируют с образованием черной дыры, а не нейтронной звезды. И у нас нет ответа, почему в результате мог образоваться этот магнетар”, — говорит Саймон Кларк (Simon Clark), главный автор исследования.

Положения магнетара и его вероятного бывшего компаньона в звездном скоплении Westerlund 1

Астрономы предложили решение этой загадки. Они предположили, что магнетар возник при взаимодействии двух очень массивных звезд, входящих в настолько тесную двойную систему, что ее с легкостью можно поместить  внутри орбиты Земли. Однако до настоящего момента вблизи магнетара в скоплении Westerlund 1 звезды-напарницы обнаружить не удавалось. Поэтому астрономы применили Очень Большой Телескоп (VLT) для поиска этой звезды в других частях скопления. Они искали убегающие звезды — звезды, с большой скоростью улетающие из скопления.  Такая звезда могла быть выброшена со своей орбиты при взрыве, который породил магнетар. И нашли звезду, известную как Westerlund 1-5, которая оказалась именно той.

“Дело не только в том, что движение этой звезды согласуется с предположением о том, что она была выброшена со своей орбиты взрывом сверхновой. Она вдобавок слишком яркая, чтобы она могла родиться как одиночная звезда. Более того, ее в высшей степени необычный химический состав, с избытком углерода, которого невозможно достичь в условиях одиночной звезды, тоже является свидетельством того, что эта звезда образовалась в двойной системе”, — говорит Бен Ритчи (Ben Ritchie) из Открытого Университета, соавтор новой работы.

Открытие позволило астрономам воссоздать историю жизни звезд, в результате которой вместо появления ожидавшейся черной дыры образовался магнетар. На первой стадии этого процесса у более массивной звезды в паре, начинает истощаться ее термоядерное «топливо», вследствие этого процесса ее внешние слои отрываются и захватываются менее массивным компаньоном (тем самым, которому предстоит стать магнетаром). В результате, он начинает вращаться все быстрее и быстрее, и это быстрое вращение оказывается тем существенным фактором, благодаря которому образуется сверхсильное магнитное поле.

На второй стадии вследствие передачи массы второй компонент системы сам становится столь массивным, что в свою очередь сбрасывает большое количество новоприобретенного вещества. Большая часть этого вещества рассеивается в пространстве, но некоторое его количество возвращается на ту звезду, которой оно изначально принадлежало, и которую мы сейчас видим как Westerlund 1-5.

Широкоугольная панорама неба вокруг звездного скопления Westerlund 1

“Именно этот процесс массообмена обусловил уникальный химический состав Westerlund 1-5 и сокращение массы ее компаньона до уровня, достаточного, чтобы вместо черной дыры образовался магнетар — игра с последствиями космического масштаба!” – заключает член исследовательской группы Франсиско Нахарро (Francisco Najarro) из Астробиологического центра (Испания).

Теперь мы понимает, что звезда, которая состоит двойной системы, может оказаться существенным фактором образования магнетара из этой звезды. Быстрое вращение, обусловленное массообменом между двумя звездами, оказывается необходимым для генерации сверхсильного магнитного поля, а второй эпизод массообмена позволяет будущему магнетару «похудеть» достаточно для  того, чтобы в момент гибели в форме взрыва сверхновой он не коллапсировал в черную дыру.

Источник: http://www.eso.org