Астрономы впервые обнаружили "ветровую туманность" вокруг магнетара

Комбинированный рентгеновский снимок, сделанный на основании наблюдений 2014 года, впервые демонстрирует ветровую туманность вокруг магнетара Swift J1834.9-0846.

Комбинированный рентгеновский снимок, сделанный на основании наблюдений 2014 года, впервые демонстрирует ветровую туманность вокруг магнетара Swift J1834.9-0846.
Фото ESA/XMM-Newton /Younes et al. 2016.

Художественное изображение выброса частиц магнетаром.

Художественное изображение выброса частиц магнетаром.
Иллюстрация Goddard Space Flight Center/NASA.

Комбинированное изображение наблюдений телескопа "Хаббл" за Крабовидной туманностью - самой известной ветровой туманностью вокруг пульсара. Он расположен в созвездии Тельца в 6,5 тысячи световых лет от Земли.

Комбинированное изображение наблюдений телескопа "Хаббл" за Крабовидной туманностью - самой известной ветровой туманностью вокруг пульсара. Он расположен в созвездии Тельца в 6,5 тысячи световых лет от Земли.
Фото NASA, ESA, J. Hester/A. Loll (Arizona State University).

Комбинированный рентгеновский снимок, сделанный на основании наблюдений 2014 года, впервые демонстрирует ветровую туманность вокруг магнетара Swift J1834.9-0846.
Художественное изображение выброса частиц магнетаром.
Комбинированное изображение наблюдений телескопа "Хаббл" за Крабовидной туманностью - самой известной ветровой туманностью вокруг пульсара. Он расположен в созвездии Тельца в 6,5 тысячи световых лет от Земли.
Учёные наметили прорыв в изучении редких и таинственных магнетаров. Они обнаружили огромное облако высокоэнергетических частиц в далёкой туманности, которое является не чем иным, как ветром магнетара.

Магнетары являются одними из самых редких и таинственных космических объектов, когда-либо попадавших в поле зрение астрономов. Они представляют собой нейтронные звёзды с исключительно сильным магнитным полем.

Нейтронные звёзды, которые наиболее часто оказываются пульсарами (с Земли приходящий от них свет кажется мигающим), образуются после взрыва сверхновых. Их масса в основном сравнима с массой Солнца, но их радиус при этом составляет всего 10-20 километров. Для сравнения, в такой "мяч" с минимальным диаметром вмещается масса 500 тысяч наших Земель. Средняя плотность вещества нейтронных звёзд в несколько раз превышает плотность атомных ядер.

Подобные пульсары производят самый разный "свет" ― радиоволны, видимый, рентгеновское излучение и гамма-лучи. Кроме этого, многие из них вращаются с огромной скоростью ― до нескольких сотен оборотов в секунду. Поэтому на Земле излучение от нейтронных звёзд регистрируется в виде импульсов, откуда и возникло название "пульсар".

Магнитное поле обычного пульсара от 100 миллиардов до 10 триллионов раз сильнее, чем земное. А магнитное поле магнетара превосходит его ещё в 1000 раз. На данный момент у учёных нет чёткого представления, каким образом оно образуется. Из известных астрономам 2600 нейтронных звёзд только 29 классифицируются как магнетары.

Во время вращения обычного пульсара от него исходит мощный поток частиц или ветер, который образует и подпитывает окружающую его туманность. И вот впервые вокруг одного из магнетаров, а именно объекта Swift J1834.9-0846 (или коротко J1834.9), была зафиксирована такая туманность, подпитываемая ветром из частиц с огромной энергией.

Художественное изображение выброса частиц магнетаром.

J1834.9 был обнаружен ещё в 2011 году орбитальной обсерваторией NASA под названием SWIFT. Астрономы подозревают, что этот объект появился после взрыва сверхновой W41, расположенной на расстоянии 13 тысяч световых лет от Земли в созвездии Щита по направлению к центральной части нашей галактики.

Через месяц после обнаружения европейский космический телескоп XMM-Newton зафиксировал необычное свечение вокруг магнетара. Новые наблюдения 2014 года, а также архивные данные впервые подтвердили наличие ветровой туманности вокруг подобного объекта. Статья с подробным описанием наблюдений и выводами учёных будет опубликована в журнале Astrophysical Journal.

"На данный момент мы не знаем, как J1834.9 удалось создать и поддерживать ветровую туманность по структуре похожую на те, которые были обнаружены только вокруг молодых пульсаров", — рассказывает в пресс-релизе NASA ведущий исследователь Джордж Юнс (George Younes) из Университета Джорджа Вашингтона.

"Для меня самый интересный вопрос, почему это единственный магнетар с туманностью, — добавляет соавтор исследования Крисса Кувелиоту (Chryssa Kouveliotou). — Как только мы сможем на него уверенно ответить, мы будем в состоянии понять, как именно он образовался и как возникает обыкновенный пульсар".

Исследователи отмечают, что создание ветровой туманности требует очень больших оттоков частиц, при этом она должна быть чем-то ограничена снаружи, чтобы частицы не улетали в открытый космос.

Комбинированное изображение наблюдений телескопа "Хаббл" за Крабовидной туманностью – самой известной ветровой туманностью вокруг пульсара. Он расположен в созвездии Тельца в 6,5 тысячи световых лет от Земли.

Существует версия, что после взрыва сверхновой её расширяющаяся оболочка вполне может служить таким барьером, по крайней мере, на несколько тысяч лет. В дальнейшем оболочка становится слишком слабой и не может удерживать туманность вокруг пульсара, что подтверждается отсутствием её вокруг старых нейтронных звёзд, даже если от них наблюдаются мощные оттоки.

Интересно, что в силу своей природы, магнетары не производят постоянный ветер, как это происходит с обычными пульсарами, а выдают короткие и мощные порывы, выбрасывающие ускоренные частицы.

В ближайшем будущем учёным предстоит ещё большая теоретическая работа на абсолютно новой и неизведанной территории, которая, возможно, приведёт к новым интересным открытиям и ещё немного приоткроет завесу тайн, окружающих жизнь и историю Вселенной.