Войти
Художественная концепция магнетара с силовыми линиями магнитного поля 
Художественная концепция мощного магнетара в звездном скоплении Магнитар представляет собой тип нейтронной звезды полагают, имеют чрезвычайно мощное магнитное поле (~ 10 9 до 10 11 Т, ~ 10 13 до 10 15 G ). Распад магнитного поля приводит к испусканию высокоэнергетического электромагнитного излучения, особенно рентгеновских лучей и гамма-лучей. Теория относительно этих объектов была предложена в 1992 году Робертом Дунканом и Кристофером Томпсоном. Впоследствии теория была развита Богданом Пачиньским и ее авторами. Эта теория объяснила всплеск гамма-излучения из Большого Магелланова Облака, который был обнаружен 5 марта 1979 года, и другие менее яркие всплески внутри нашей Галактики. В течение следующего десятилетия гипотеза магнитара получила широкое признание в качестве вероятного объяснения мягких гамма-ретрансляторов (SGR) и аномальных рентгеновских пульсаров (AXP). В 2020 году был зарегистрирован быстрый радиовсплеск (FRB) от магнетара.
Как и другие нейтронные звезды, магнетары имеют диаметр около 20 километров (12 миль) и массу около 1,4 массы Солнца. Они образуются в результате коллапса звезды с массой в 10–25 раз больше массы Солнца. Плотность внутренней части магнетара такова, что столовая ложка его вещества будет иметь массу более 100 миллионов тонн. Магнетары отличаются от других нейтронных звезд наличием еще более сильных магнитных полей и более медленным вращением по сравнению с ними. Большинство магнетаров вращаются каждые две-десять секунд, тогда как типичные нейтронные звезды вращаются один-десять раз в секунду. Магнитное поле магнетара вызывает очень сильные и характерные всплески рентгеновских и гамма-лучей. Активная жизнь магнетара коротка. Их сильные магнитные поля распадаются примерно через 10 000 лет, после чего активность и сильное рентгеновское излучение прекращаются. Учитывая количество наблюдаемых сегодня магнитаров, по одной оценке, количество неактивных магнитаров в Млечном Пути составляет 30 миллионов или более.
Звездотрясения, возникающие на поверхности магнитара, нарушают магнитное поле, которое его окружает, часто приводя к чрезвычайно мощным вспышкам гамма- излучения, которые были зарегистрированы на Земле в 1979, 1998 и 2004 годах.
Типы нейтронных звезд (24 июня 2020 г.) Магнитары характеризуются своими чрезвычайно мощными магнитными полями от ~ 10 9 до 10 11 Тл. Эти магнитные поля в сто миллионов раз сильнее любого искусственного магнита и примерно в триллион раз мощнее поля, окружающего Землю. Земля имеет геомагнитное поле 30–60 микротесла, а магнит на основе неодима из редкоземельных металлов имеет поле около 1,25 тесла с плотностью магнитной энергии 4,0 × 10 5 Дж / м 3. Напротив, поле магнетара 10 10 тесла имеет плотность энергии 4,0 × 10 25 Дж / м 3, а массовая плотность E / c 2 более чем в 10 000 раз больше, чем у свинца. Магнитное поле магнетара будет смертельным даже на расстоянии 1000 км из-за сильного магнитного поля, искажающего электронные облака составляющих его атомов, делая невозможным химический состав известных форм жизни. На расстоянии половины пути от Земли до Луны, среднее расстояние между Землей и Луной составляет 384 400 км (238 900 миль), магнитар может удалить информацию с магнитных полос всех кредитных карт на Земле. По состоянию на 2010 год это самые мощные магнитные объекты, обнаруженные во Вселенной.
Как описано в статье на обложке журнала Scientific American за февраль 2003 г., в магнитном поле с силой магнитара происходят удивительные вещи. « Рентгеновские фотоны легко разделяются на две части или сливаются. Сам вакуум поляризуется, становясь сильно двупреломляющим, как кристалл кальцита. Атомы деформируются в длинные цилиндры, более тонкие, чем квантово-релятивистская длина волны де Бройля электрона». В поле порядка 10 5 тесла атомные орбитали деформируются в стержневые формы. При 10 10 тесла атом водорода размером 1,06 × 10 -10 м становится веретеном в 200 раз более узким, чем его нормальный диаметр.
Доминирующая теория сильных полей магнитаров состоит в том, что они являются результатом магнитогидродинамического динамо- процесса в турбулентной, чрезвычайно плотной проводящей жидкости, которая существует до того, как нейтронная звезда установится в своей равновесной конфигурации. Эти поля затем сохраняются из-за постоянных токов в протонно-сверхпроводниковой фазе вещества, которая существует на промежуточной глубине внутри нейтронной звезды (где нейтроны преобладают по массе). Подобный магнитогидродинамический динамо-процесс создает еще более интенсивные переходные поля во время слияния пар нейтронных звезд. Но другая теория заключается в том, что они просто возникают в результате коллапса звезд с необычно сильными магнитными полями.
Магнитар SGR 1900 + 14 (в центре изображения) показывает окружающее газовое кольцо диаметром 7 световых лет в инфракрасном свете, видимое с помощью космического телескопа Спитцера. Сам магнетар не виден на этой длине волны, но его можно увидеть в рентгеновском свете. В случае сверхновой звезда коллапсирует в нейтронную звезду, и ее магнитное поле резко увеличивается в силе за счет сохранения магнитного потока. Уменьшение линейного размера вдвое увеличивает магнитное поле в четыре раза. Дункан и Томпсон подсчитали, что, когда спин, температура и магнитное поле новообразованной нейтронной звезды попадают в нужные диапазоны, может действовать динамо-механизм, преобразовывая тепловую и вращательную энергию в магнитную энергию и увеличивая магнитное поле, обычно уже огромное. От 8 тесла до более чем 10 11 тесла (или 10 15 гаусс ). В результате получился магнетар. Подсчитано, что примерно каждый десятый взрыв сверхновой приводит к образованию магнетара, а не более стандартной нейтронной звезды или пульсара.
5 марта 1979 года, через несколько месяцев после успешного сброса спутников в атмосферу Венеры, два советских советских беспилотных зонда « Венера-11» и « Венера- 12» были поражены взрывом гамма-излучения примерно в 10:51 по восточному стандартному времени. Этот контакт поднял показания излучения на обоих датчиках с обычных 100 импульсов в секунду до более чем 200000 импульсов в секунду, всего за доли миллисекунды.
Этот всплеск гамма-лучей продолжал быстро распространяться. Одиннадцать секунд спустя Helios 2, зонд НАСА, который находился на орбите вокруг Солнца, был насыщен взрывом радиации. Вскоре он ударил Венеру, и детекторы орбитального аппарата Pioneer Venus Orbiter были преодолены волной. Через несколько секунд на Землю попала волна излучения, из-за которой мощное гамма-излучение залило детекторы трех спутников Vela Министерства обороны США, советского спутника Prognoz 7 и обсерватории Эйнштейна. Незадолго до того, как волна вышла из Солнечной системы, взрыв также ударил по Международному исследователю Солнца и Земли. Этот чрезвычайно мощный выброс гамма-излучения составлял самую сильную волну внесолнечного гамма-излучения из когда-либо обнаруженных; он был более чем в 100 раз интенсивнее любого известного предыдущего внесолнечного всплеска. Поскольку гамма-лучи распространяются со скоростью света, а время импульса регистрировалось несколькими удаленными космическими аппаратами, а также на Земле, источник гамма-излучения можно было вычислить с точностью примерно до 2 угловых секунд. Направление источника переписывался с остатками звезды, которая имела Gone сверхновой около 3000 г. до н.э.. Это было в Большом Магеллановом Облаке, и источник был назван SGR 0525-66 ; само событие было названо GRB 790305b, первой наблюдаемой мегавспышкой SGR.
Художественный снимок гамма-всплеска и сверхновой звезды, запитанной магнитаром. 21 февраля 2008 года было объявлено, что НАСА и исследователи из Университета Макгилла открыли нейтронную звезду со свойствами радиопульсара, которая испускала несколько всплесков магнитного поля, таких как магнитар. Это говорит о том, что магнетары - это не просто редкий тип пульсаров, но может быть (возможно, обратимой) фазой в жизни некоторых пульсаров. 24 сентября 2008 года ESO объявило о том, что было установлено первым оптически активным кандидатом в магнетар, который был обнаружен с помощью Очень Большого Телескопа ESO. Недавно обнаруженный объект получил обозначение SWIFT J195509 + 261406. 1 сентября 2014 года ЕКА опубликовало новости о магнетаре, близком к остатку сверхновой Кестевен 79. Астрономы из Европы и Китая обнаружили этот магнитар, названный 3XMM J185246.6 + 003317, в 2013 году, просмотрев изображения, сделанные в 2008 и 2009 годах. В 2013 году был обнаружен магнитар PSR J1745-2900, который вращается вокруг черной дыры в система Стрелец А *. Этот объект представляет собой ценный инструмент для изучения ионизированной межзвездной среды в направлении Центра Галактики. В 2018 году в результате слияния двух нейтронных звезд был определен сверхмассивный магнетар.
В апреле 2020 года на основе наблюдений SGR 1935 + 2154, вероятного магнетара, расположенного в галактике Млечный Путь, была предложена возможная связь между быстрыми радиовсплесками (FRB) и магнитарами.
27 декабря 2004 г. через Солнечную систему прошла вспышка гамма-излучения от SGR 1806–2020 ( показана концепция художника). Взрыв был настолько мощным, что повлиял на атмосферу Земли на расстоянии около 50 000 световых лет. По состоянию на июль 2021 года известно 24 магнетара, еще шесть кандидатов ожидают подтверждения. Полный список представлен в онлайн-каталоге McGill SGR / AXP. Примеры известных магнитаров включают:
| Magnetar- SGR J1745-2900 |
|---|
 |
Считается, что необычно яркие сверхновые являются результатом гибели очень больших звезд как сверхновых с парной нестабильностью (или сверхновых с пульсационной парной нестабильностью). Однако недавние исследования астрономов предположили, что энергия, выделяемая из вновь сформированных магнитаров в окружающие остатки сверхновых, может быть причиной некоторых из самых ярких сверхновых, таких как SN 2005ap и SN 2008es.
