Астрономы нашли кандидата в сверхмедленные нейтронные звезды

Международная группа астрономов, использовавшая наблюдения Мерчисоновского радиотелескопного массива, обнаружила в нашей Галактике странный объект — нечто излучающее в радиодиапазоне с периодом в 18,18 минуты. Это не очень похоже на обычные радиопульсары, у которых периодичность сигнала измеряется долями секунд. Вдобавок периодически характер сигналов несколько изменяется — по неизвестным причинам.

Авторы работы, опубликованной в Nature, предполагают, что это необычный магнетар — нейтронная звезда с сильным магнитным полем, но почему-то большим периодом вращения вокруг своей оси. Если это подтвердится, открытие может стать одним из первых, описывающих тела такого рода..

Вообще, проект вырос из научной работы студента (одного из авторов работы), который искал в архивных данных Мерчисоновского массива какие-то выдающиеся события. Неожиданно он наткнулся на 70 довольно сильных сигналов из первой половины 2018 года: они не были похожи ни на что, описанное в научной литературе.

Примерная периодичность радиосигнала составила 1091 секунду. По всем признакам он был похож на сигналы от магнетара. Так называют быстровращающуюся нейтронную звезду, объект диаметром всего в 20 километров (то есть много меньше Москвы), но при этом более массивный, чем Солнце. Объект столь исключительной плотности образуется при катастрофическом сжатии ядра звезды, которая вспыхивает сверхновой.

При резком сжатии масса ядра не меняется, отчего ее вращение резко ускоряется — буквально до сотен оборотов в секунду. Магнитное поле у такого объекта сверхмощное, откуда и название —«магнетар». И линии этого поля в районе полюсов нейтронной звезды становятся естественным ускорителем частиц, причем исключительно мощным. В результате работы «ускорителя» образуется побочный продукт: электромагнитное излучение, которое дают разгоняемые магнитным полем частицы.

Обнаруженный объект похож на магнетар — по всем признакам, кроме одного. Период радиосигнала от магнетара зависит от его периода вращения: получается, новый объект имеет период вращения больше тысячи секунд — в сотни раз больше, чем у «нормальных» магнетаров.

Между тем замедление вращения нейтронных звезд, по современным представлениям, происходит со скоростями от одной миллиардной до одной десятисекстиллионной (цифра с 22 нулями) секунды за секунду жизни нейтронной звезды. Самое быстрое замедление идет у молодой нейтронной звезды, а со временем оно падает.

Значит, для достижения периода вращения в 1091 секунду замедление вращения обнаруженного объекта должно было продолжаться от триллиона до 10 триллионов триллионов (цифра с 24 нулями) секунд. В годах это примерно от 30 тысяч до 300 квадриллионов лет — причем, так как у зрелого магнетара замедление вращения идет медленно, на практике эта цифра не может быть близкой к 30 тысячам лет.

О том, что период времени для такого беспрецедентного замедления вращения должен быть очень большим, косвенно говорит следующее: пока нейтронных звезд, излучающих со столь огромным периодом, никто не открывал. Однако, как отмечается в работе, другие объяснения в этом случае маловероятны. У радиоизлучения обнаруженного объекта линейная, а не круговая поляризация — его электромагнитные волны колеблются в одной плоскости, а не в двух. Радиоизлучение от вспышек красных и белых карликов имеет круговую поляризацию, то есть не похоже на обнаруженное. Да и мощность его должна быть заметно меньше.

Сравнив поведение радиоволн различной длины, исходящих от нового источника, астрономы установили, что он должен быть расположен примерно в 4240 световых годах от нас, в плоскости галактического диска Млечного Пути. Это делает его одним из сравнительно близких кандидатов в нейтронные звезды.

Ранее астрономы находили нечто отдаленно похожее: например, источник прерывистого радиоизлучения GCRT 1745, имевший периодичность в 77 минут. Однако между ним и типичным магнетаром (периодичность излучения не более 30 секунд) был слишком большой разрыв в периоде вращения. Найденный объект, кажется, заполняет этот разрыв и может указывать на существование многих других магнетаров с непривычными для астрономов периодами вращения.