PROFILPELAJAR.COM

Магнета́р или магнита́р^{[~ 1]} — нейтронная звезда, обладающая исключительно сильным магнитным полем (до 10¹¹ Тл). Теоретически существование магнетаров было предсказано в 1992 году, а первое свидетельство их реального существования получено в 1998 году при наблюдении мощной вспышки гамма- и рентгеновского излучения от источника SGR 1900+14 в созвездии Орла. Однако вспышку, которую наблюдали ещё 5 марта 1979 года, тоже связывают с магнетаром. Время жизни магнетаров составляет около 1 млн лет^[1]. У магнетаров сильнейшее магнитное поле во Вселенной^[2].

Описание

Магнетары являются малоизученным типом нейтронных звёзд по причине того, что немногие находятся достаточно близко к Земле. Магнетары в диаметре насчитывают около 20—30 км, однако массы большинства превышают массу Солнца. Магнетар настолько сжат, что горошина его материи весила бы более 100 миллионов тонн^{[~ 2]}. Большинство из известных магнетаров вращаются очень быстро, как минимум несколько оборотов вокруг оси в секунду^[3]. Наблюдаются в гамма-излучении, близком к рентгеновскому, а радиоизлучение они не испускают^[4]. Жизненный цикл магнетара достаточно короток. Их сильные магнитные поля исчезают по прошествии примерно 10 тыс. лет, после чего их активность и излучение рентгеновских лучей прекращается. Согласно одному из предположений, в нашей Галактике за всё время её существования могло сформироваться до 30 миллионов магнетаров^[5]. Магнетары образуются из массивных звёзд с начальной массой около 40 М_☉^[6].

Первая известная мощная вспышка с последующими пульсациями гамма-излучения была зафиксирована 5 марта 1979 года во время эксперимента «Конус», проводившегося на АМС «Венера-11» и «Венера-12» и считается первым наблюдением гамма-пульсара, связываемого ныне с магнетаром^[7]^:35. Впоследствии такие выбросы фиксировались различными спутниками в 1998 и 2004 годах.

Модель магнетара

Количество энергии, которое выбрасывается при обычной вспышке, длящейся несколько десятых долей секунды, сравнимо с количеством, которое Солнце излучает за целый год. Эти невероятные выбросы энергии могут быть вызваны «звездотрясениями» — процессами разрыва твёрдой поверхности (коры) нейтронной звезды и выброса из её недр мощных потоков протонов, которые захватываются магнитным полем и излучают в гамма- и рентгеновских областях электромагнитного спектра.

Для объяснения этих вспышек была предложена концепция магнетара — нейтронной звезды с чрезвычайно мощным магнитным полем. Если нейтронная звезда рождается, быстро вращаясь, то совместное влияние вращения и конвекции, которая играет важную роль в первые несколько секунд существования нейтронной звезды, может создать мощное магнитное поле в результате сложного процесса, известного как «активное динамо» (аналогично тому, как магнитное поле создаётся внутри Земли и Солнца). Теоретики были удивлены, что такое динамо, работая в горячей (~ 10¹⁰ K) сердцевине нейтронной звезды, может создавать магнитное поле с магнитной индукцией ~ 10¹⁵ Гс. После охлаждения (через несколько десятков секунд), конвекция и динамо прекращают своё действие.

Другим типом объектов, которые излучают мощное рентгеновское излучение во время периодических взрывов, являются так называемые аномальные рентгеновские пульсары — AXP (Anomalous X-ray Pulsars). SGR и AXP характеризуются более длинными периодами обращения (2-12 с), чем большинство обычных радиопульсаров. В настоящее время считается, что SGR и AXP представляют единый класс объектов (на 2015 год известно около 20 представителей этого класса)^[8]^[9].

Известные магнетары

По состоянию на август 2021 года известно тридцать магнетаров, из которых двадцать четыре являются общепризнанными у астрономов, а ещё шесть кандидатов ожидают подтверждения^[10].

Примеры известных магнетаров:

SGR 1806-20, расположенный на расстоянии около 50 тысяч световых лет от Земли на противоположной стороне нашей Галактики Млечный Путь в созвездии Стрельца. 27 декабря 2004 года, излучение от взрыва на поверхности SGR 1806-20 достигло Земли. В гамма-диапазоне взрыв был ярче полной луны. Магнетар за одну десятую долю секунды испустил больше энергии (1,3⋅10³⁹ Дж), чем Солнце испускает за 100 000 лет (4⋅10²⁶Вт×3,2⋅10¹² сек = 1,3⋅10³⁹Дж). Такой всплеск считается крупнейшим взрывом в галактике после того, как взорвалась сверхновая SN 1604, которую наблюдал Иоганн Кеплер в 1604 году.
SGR 1900+14, отдалённый на 20 тысяч световых лет, находящийся в созвездии Орла. После длительного периода низких эмиссионных выбросов (существенные взрывы только в 1979 и 1993 годах) активизировался в мае-августе 1998 года, и взрыв, обнаруженный 27 августа 1998 г., имел достаточную силу, чтобы заставить выключиться космический аппарат NEAR Shoemaker в целях предотвращения ущерба. 29 мая 2008 года телескоп НАСА «Спитцер» обнаружил кольца материи вокруг этого магнетара. Считается, что это кольцо образовалось при взрыве, наблюдавшемся в 1998 году^[11].
1E 1048.1-5937 — аномальный рентгеновский пульсар, расположенный в 9 тысячах световых лет в созвездии Киль. Звезда, из которой сформировался магнетар, имела массу в 30—40 раз больше, чем у Солнца.

По состоянию на сентябрь 2008, ESO сообщает об идентификации объекта, который изначально считали магнетаром, SWIFT J195509+261406; первоначально он был выявлен по гамма-всплескам (GRB 070610).

В декабре 2017 г. международной группой учёных-астрономов подтверждено, что в центре сверхновой DES16C2nm также находится магнетар^[12]^[13].

Полный список приведён в каталоге магнетаров^[14].

В марте 2020 года был обнаружен аномальный магнетар SWIFT J1818.0-1607.

Самое сильное магнитное поле (1,6 млрд Тесла) — бинарная звёздная система, известная как Swift J0243.6+6124, в нашей галактике^[15].

Примечания

Комментарии

↑ В современной русскоязычной литературе формы написания через «е» и через «и» конкурируют. В популярной литературе и новостных лентах преобладает калька с англ. magnetar — «магнетар», тогда как специалисты в последнее время склоняются к написанию «магнитар» (см., напр., Потехин А. Ю. Физика нейтронных звёзд // Успехи физических наук, т. 180, с. 1279—1304 (2010)). Аргументы в пользу такого написания приведены, например, в обзоре С. Б. Попова и М. Е. Прохорова (см. список литературы).
↑ В реальности вещество не может иметь такую плотность при недостаточно большой массе тела. Если из нейтронной звезды выделить часть размером с горошину и обособить её от всего остального вещества, то она не сможет удержать прежнюю плотность и станет взрывообразно расширяться.

Источники

↑ FAQ: Магнитары. 10 фактов о самых необычных типах нейтронных звезд от Сергея Попова (рус.). Postnauka.ru (19 октября 2015). Дата обращения: 27 сентября 2019. Архивировано 27 сентября 2019 года.
↑ Звездный гибрид: Пульсар плюс магнетар (рус.). Популярная механика. Популярная механика (31 марта 2008). Дата обращения: 27 сентября 2019. Архивировано 27 сентября 2019 года.
↑ Mark A. Garlick. Magnetar (1999) (англ.). www.space-art.co.uk. Дата обращения: 17 декабря 2007. Архивировано 14 декабря 2007 года.
↑ Гинзбург В. Л. «Физический минимум» на начало XXI века (рус.). elementy.ru. «Элементы большой науки» (21 марта 2005). Дата обращения: 27 сентября 2019. Архивировано 27 сентября 2019 года.
↑ Robert C. Duncan. Magnetars, Soft Gamma Repeaters and Very Strong Magnetic Fields (англ.). Home Page of Robert Duncan. Robert C. Duncan, University of Texas at Austin (1998). Дата обращения: 4 августа 2009. Архивировано 27 февраля 2012 года.
↑ European Southern Observatory. How Much Mass Makes a Black Hole? (англ.) (недоступная ссылка — история). www.spaceref.com (19 августа 2010). Дата обращения: 27 сентября 2019.
↑ Алексей Понятов. Импульсивная (рус.) // Наука и жизнь. — 2018. — № 10. — С. 26—37.
↑ Potekhin A.Y.., De Luca A., Pons J.A. Neutron Stars—Thermal Emitters (англ.) // Space Sci. Rev. : журнал. — N. Y.: Springer, 2015. — October (vol. 191, iss. 1). — P. 171—206. — doi:10.1007/s11214-014-0102-2. — arXiv:1409.7666. Архивировано 5 июня 2018 года.
↑ Mereghetti S., Pons J.A., Melatos A. Magnetars: Properties, Origin and Evolution (англ.) // Space Sci. Rev. : журнал. — N. Y.: Springer, 2015. — October (vol. 191, iss. 1). — P. 315—338. — doi:10.1007/s11214-015-0146-y. — arXiv:1503.06313. Архивировано 8 июня 2018 года.
↑ McGill SGR/AXP Online Catalog (неопр.). Дата обращения: 26 января 2021. Архивировано 23 июля 2020 года.
↑ Strange Ring Found Around Dead Star (англ.). NASA Science (29 мая 2008). Дата обращения: 29 мая 2008. Архивировано из оригинала 16 мая 2016 года.
↑ Руслан Зораб. В центре самой далекой гиперновой обнаружили магнетар (рус.). naked-science.ru. Naked Science (21 февраля 2018). Дата обращения: 13 марта 2018. Архивировано 13 марта 2018 года.
↑ M. Smith, M. Sullivan, R. C. Nichol, L. Galbany, C. B. D'Andrea. Studying the Ultraviolet Spectrum of the First Spectroscopically Confirmed Supernova at redshift two (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2018-02-08. — Vol. 854, iss. 1. — P. 37. — ISSN 1538-4357. — doi:10.3847/1538-4357/aaa126. Архивировано 17 декабря 2019 года.
↑ McGill Online Magnetar Catalog (англ.). http://www.physics.mcgill.ca. McGill Pulsar Group (24 марта 2016). Дата обращения: 17 декабря 2007. Архивировано 23 июля 2020 года.
↑ Астрономы нашли самое сильное магнитное поле. И его обладатель – нейтронная звезда Архивная копия от 22 июля 2022 на Wayback Machine // Ferra.ru, 15 июля 2022