В августе 2024 года космический телескоп NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) зафиксировал уникальное событие — вспышку магнетара 1E 1841−045, расположенного примерно в 28 тыс. световых лет от Земли в остатках сверхновой Kes 73. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Магнетары — это особый класс нейтронных звезд, обладающих экстремально сильными магнитными полями, в триллион раз превышающими поле Земли. Эти объекты — одни из самых загадочных и мощных во Вселенной.
Магнетары формируются после того, как массивная звезда (с массой более чем в 10 раз больше массы Солнца) исчерпывает топливо для термоядерных реакций. Внутреннее давление, поддерживающее равновесие звезды, исчезает, и ядро коллапсирует под собственной гравитацией. Этот коллапс вызывает взрыв сверхновой — внешние слои звезды выбрасываются в космос, а сжатое ядро превращается в нейтронную звезду. Масса такой звезды сопоставима с массой Солнца, но ее диаметр всего около 20 км. Плотность вещества невероятна: на Земле чайная ложка материала из нейтронной звезды весила бы около 10 млн тонн — столько же весят примерно 85 тыс. синих китов.
Магнетары выделяются среди нейтронных звезд своими очень сильными магнитными полями. Когда звезда коллапсирует, ее магнитные линии сжимаются вместе, усиливая магнитное поле до экстремальных значений. Поля магнетаров настолько сильны, что способны влиять на поведение элементарных частиц, искажать законы квантовой электродинамики и создавать эффекты, которые невозможно воспроизвести в земных лабораториях.
В состоянии покоя магнетары относительно стабильны, но во время активации они могут выбрасывать в тысячу раз больше энергии, чем обычно. Причины этих вспышек до конца не ясны. Однако наблюдения IXPE внесли важный вклад — впервые ученым удалось измерить поляризацию рентгеновского излучения магнетара в активной фазе. Поляризация показывает, насколько упорядочен свет и в каком направлении колеблется его электрическое поле, что позволяет понять геометрию и механизмы излучения.
По мере роста энергии рентгеновских лучей их поляризация усиливалась, но угол поляризации оставался постоянным. Это указывает на то, что даже самые мощные выбросы энергии связаны с единой структурой магнитного поля, а не с хаотичными процессами. Особенно важно, что высокоэнергетичные рентгеновские лучи, ранее плохо изученные, оказались тесно связаны с экстремальным магнитным полем магнетара.
Эти данные уточняют существующие модели работы магнетаров и помогают понять, как взаимодействуют материя, излучение и магнитные поля в экстремальных условиях. В будущем ученые планируют продолжить наблюдения за 1E 1841−045, чтобы изучить, как меняются его свойства в разные фазы активности. Такие исследования — важный шаг к разгадке природы самых экстремальных объектов во Вселенной.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что получены новые доказательства существования черных дыр средней массы.