Магнитары¶

Магнитары — это тип нейтронных звёзд, обладающих исключительно сильным магнитным полем, которое может достигать 10¹⁰–10¹¹ тесла. Они представляют собой компактные остатки массивных звёзд, взорвавшихся как сверхновые, и являются одними из самых экстремальных объектов во Вселенной. Магнитары относятся к классу нейтронных звёзд, но выделяются среди них благодаря своей уникальной магнитной активности, которая проявляется в мощных вспышках рентгеновского и гамма-излучения.

¶История открытия

Впервые гипотезу о существовании магнитаров выдвинули в 1992 году американские астрофизики Роберт Дункан и Кристофер Томпсон. Они предположили, что некоторые нейтронные звёзды могут обладать магнитными полями, в тысячи раз превышающими обычные значения. В 1998 году гипотеза получила наблюдательное подтверждение: у источника мягких повторяющихся гамма-всплесков SGR 1806−20 было измерено замедление вращения, указывающее на наличие сверхсильного магнитного поля. Позднее аналогичные измерения были проведены для аномальных рентгеновских пульсаров (AXP), которые объединили с магнитарами в единую группу.

¶Физическая природа

Магнитары образуются при коллапсе ядра массивной звезды (примерно 10–25 масс Солнца). В ходе сжатия сохраняется магнитный поток, что приводит к резкому усилению поля. Дополнительное усиление может происходить за счёт конвекции и дифференциального вращения в первые секунды после рождения звезды. В результате поле достигает значений порядка 10¹¹ Тл, что в 1000 раз сильнее поля обычных нейтронных звёзд и в 10¹⁵ раз сильнее земного.

Столь мощное магнитное поле оказывает значительное влияние на внешнюю оболочку звезды. Оно вызывает деформацию коры, накапливая упругие напряжения. Когда напряжения превышают предел прочности, происходит разрыв коры — так называемая «звездотрясение». Этот процесс сопровождается выделением огромной энергии и генерацией вспышек излучения.

¶Классификация и наблюдаемые объекты

Магнитары наблюдаются в двух основных формах:

• Мягкие повторители гамма-всплесков (SGR) — источники повторяющихся коротких всплесков жёсткого рентгеновского и гамма-излучения. Известно около десятка таких объектов.
• Аномальные рентгеновские пульсары (AXP) — источники периодического рентгеновского излучения с периодами вращения 5–12 секунд. Они не проявляют активности, характерной для радиопульсаров, и считаются «спокойными» магнитарами.

Некоторые объекты демонстрируют черты обоих типов, что указывает на их общую природу. На 2024 год в Млечном Пути и Магеллановых Облаках подтверждено существование около 30 магнитаров, ещё несколько кандидатов находятся в стадии изучения.

¶Вспышечная активность

Магнитары проявляют два типа вспышечной активности:

1. Короткие всплески — продолжительностью от долей секунды до нескольких секунд, с энергией до 10⁴¹ эрг. Они происходят регулярно и связаны с локальными разрывами коры.
2. Гигантские вспышки — редкие события с энергией до 10⁴⁷ эрг. За всю историю наблюдений зарегистрировано лишь три таких события: в 1979, 1998 и 2004 годах. Гигантская вспышка SGR 1806−20 в декабре 2004 года была настолько мощной, что вызвала возмущения в ионосфере Земли, несмотря на расстояние около 50 тысяч световых лет.

¶Роль в астрофизике

Магнитары представляют значительный интерес для науки по нескольким причинам:

• Они позволяют изучать поведение материи в сверхсильных магнитных полях, недостижимых в земных лабораториях.
• Вспышки магнитаров могут быть источниками быстрых радиовсплесков (FRB) — загадочных коротких радиоимпульсов внегалактического происхождения.
• Магнитары рассматриваются как возможные источники гравитационных волн, поскольку их деформация создаёт асимметрию, приводящую к излучению.
• Некоторые исследователи связывают сверхмощные магнитные поля с процессами, происходящими при слиянии нейтронных звёзд.

¶Эволюция и дальнейшая судьба

Магнитное поле магнитаров со временем затухает вследствие омической диссипации и распада токов в коре. Оценочный срок жизни магнитара в активной фазе составляет около 10 тысяч лет, после чего он превращается в обычную нейтронную звезду со стандартным магнитным полем. Полное затухание поля происходит за несколько миллионов лет. По оценкам, в нашей галактике может существовать несколько миллионов «мёртвых» магнитаров, не проявляющих наблюдаемой активности.

¶Интересные факты

• Магнитное поле магнитара способно стирать информацию с кредитных карт на расстоянии, превышающем расстояние от Земли до Луны.
• В 2020 году был обнаружен магнитар в непосредственной близости от сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути.
• Самый молодой известный магнитар связан с остатком сверхновой, возраст которого оценивается всего в несколько сотен лет.