Магнетари — це особливий тип нейтронних зір, які мають найпотужніші у Всесвіті магнітні поля. Нещодавно науковці припустили, що подібні об’єкти можуть утворитися, коли зливаються в одне ціле два звичайних надщільних залишки спалаху наднових.
Найзагадковіші нейтронні зорі
Сайт phys.org повідомляє, що японські науковці висунули цікаве припущення щодо того, як можуть народжуватися магнетари. Так називають особливий тип нейтронних зір, який становить близько 1 % від їхньої загальної кількості. Вони характеризуються наявністю найпотужніших у Всесвіті магнітних полів.
Магнетари давно цікавлять учених, адже з ними можуть бути пов’язані численні загадкові радіотранзієнти — короткочасні радіосигнали, зокрема швидкі радіоспалахи. Це одні з найпотужніших явищ у Всесвіті, сигнали яких долають мільярди світлових років, перш ніж досягти Землі.
Стаття про те, як утворюються магнетари, вже з’явилася на сервері препринтів arXiv. У ній автори припустили, що магнетари можуть виникати внаслідок злиття двох звичайних нейтронних зір. Це припущення вони й вирішили перевірити за допомогою японського суперкомп’ютера FUGAKU.
Як утворюються магнетари
Взагалі теорія підказує: якщо дві нейтронні зорі зливаються в одне ціле, то результатом має бути чорна діра. Принаймні на це вказує те, що об’єкт має бути важчим за межу Толмана — Опенгеймера — Волкова у 2,6 маси Сонця. Однак це — тільки якщо вважати, що всі нейтронні зорі важчі за іншу границю — межу Чандрасекара в 1,4 маси Сонця.
Однак сама межа Чандрасекара — це лише верхня границя маси, яку може мати залишок наднової й залишатися при цьому білим карликом. На практиці ж значна частина нейтронних зір легша за неї. Отже, коли вони зливаються, то результат може так і залишитися нейтронною зорею. Припущення полягає в тому, що вона буде магнетаром.
Комп’ютерне моделювання цю теорію повністю підтримує. З’ясувалося, що вже за кілька мілісекунд після контакту двох зір у нейтронній речовині виникає нестійкість Кельвіна — Гельмгольца. Мовою фізики це означає, що потік речовини стає турбулентним. Ми стикаємося із цим явищем і у звичайному житті: якщо обережно загасити свічку, від ґнота спочатку підіймається рівний струмінь диму, але згодом він починає закручуватися й стає хаотичним. Саме в момент цього переходу виникає згадана нестійкість.
Нестабільність, що породжує магнетари
Особливість нестійкості Кельвіна — Гельмгольца полягає в тому, що вона здатна викликати надзвичайно інтенсивне перемішування речовини. У проведених моделюваннях це перемішування нейтронної матерії відбувається настільки повно й швидко, що магнітне поле значно посилюється. Процес перемішування поширюється на решту речовини, захоплюючи за собою й магнітне поле. У результаті магнітне поле об’єднаної нейтронної зорі може стати більш ніж у 300 разів сильнішим за початкові магнітні поля.
Це вже близько до значень, які спостерігають на магнетарах. Цілком можливо, що зростання потужності магнітного поля триває і далі. Але можливості FUGAKU поки що для з’ясування цього недостатні. Тож науковці продовжують дослідження.
