Наблюдения Чандры открывают необычный магнетар

Магнетары - это тип нейтронной звезды, невероятно плотный объект, в основном состоящий из плотно упакованного нейтрона, который образуется из коллапсирующего ядра массивной звезды во время сверхновой.

Отличает магнетары от других нейтронных звезд обладание самыми мощными известными магнитными полями во Вселенной. Для контекста, сила магнитного поля нашей планеты имеет значение около одного гаусса, в то время как магнит холодильника около 100 гаусс. С другой стороны, магнетары обладают магнитным полем около миллиона миллиардов Гаусс. Если бы магнетар был расположен на 1/6 части пути к Луне (около 40 000 миль), он стер бы данные со всех кредитных карт на Земле.

12 марта 2020 года астрономы обнаружили новый магнетар с помощью обсерватории НАСА Swift. Это 31-й известный магнетар из примерно 3000 известных нейтронных звезд.

После последующих наблюдений исследователи определили, что этот объект, получивший название J1818.0-1607, был особенным по другим причинам. Во-первых, это может быть самый молодой известный магнетар, возраст которого оценивается примерно в 500 лет. Это основано на том, насколько быстро скорость вращения замедляется, и предположении, что он родился намного быстрее. Во-вторых, он также вращается быстрее, чем любой ранее обнаруженный магнетар, вращаясь один раз каждые 1,4 секунды.

Наблюдения Чандры J1818.0-1607, полученные менее чем через месяц после открытия с помощью Swift, дали астрономам первое изображение этого объекта в рентгеновских лучах с высоким разрешением. Данные Chandra выявили точечный источник, где находился магнетар, который окружен диффузным рентгеновским излучением, вероятно, вызванным отражением рентгеновских лучей от пыли, расположенной поблизости. Часть этого диффузного рентгеновского излучения также может быть вызвана ветрами, дующими с нейтронной звезды.

Это составное изображение содержит широкое поле зрения в инфракрасном диапазоне от двух миссий НАСА, космического телескопа Spitzer и Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE), сделанных до открытия магнетара. Рентгеновские лучи от Чандры показывают магнетар фиолетовым цветом. Магнетар расположен недалеко от плоскости галактики Млечный Путь на расстоянии около 21000 световых лет от Земли.

Другие астрономы также наблюдали J1818.0-1607 с помощью радиотелескопа Очень Большая Антенная Решётка (VLA), и определили, что он излучает радиоволны. Это означает, что он также имеет свойства, аналогичные типичным «вращающимся пульсарам», типа нейтронной звезды, которая испускает лучи излучения, которые регистрируются как повторяющиеся импульсы излучения при ее вращении и замедлении. Было зарегистрировано, что только 5 магнетаров, включая этот, также действуют как пульсары, что составляет менее 0,2% известного количества нейтронных звезд.

Наблюдения Чандры также могут подтвердить эту общую идею. Ученые изучали, насколько эффективно J1818.0-1607 преобразовывает энергию уменьшающейся скорости вращения в рентгеновские лучи. Они пришли к выводу, что эта эффективность ниже, чем у магнетаров, и, вероятно, находится в пределах диапазона, установленного для других пульсаров с вращательной силой.

Ожидается, что взрыв, создавший магнетар такого возраста, оставил после себя заметное поле обломков. Чтобы найти этот остаток сверхновой, ученые изучили рентгеновские лучи от Чандры, инфракрасные данные от Spitzer и радиоданные от VLA. Основываясь на данных Spitzer и VLA, они обнаружили возможные свидетельства остатка, но на относительно большом расстоянии от магнетара. Чтобы преодолеть это расстояние, магнетар должен был бы двигаться со скоростью, намного превышающей скорости самых быстрых известных нейтронных звезд, даже если предположить, что он намного старше, чем ожидалось.