Небесное тело диаметром 20 километров, имеющее массу, превышающую массу Солнца, совершает оборот за период, превышающий тысячу секунд, что является крайне медленным вращением.
Астрономы из международной группы, воспользовавшись данными, полученными с Мерчисоновского радиотелескопного массива, выявили в нашей Галактике необычный объект, испускающий радиоволны с периодом 18,18 минуты. Такой периодичности сигнала не свойственно обычным радиопульсарам, у которых интервалы между импульсами обычно измеряются долями секунды. Кроме того, периодичность характеристик сигнала несколько меняется – причины этого явления пока неясны.
Авторы работы, опубликованной в Nature, предполагают, что это необычный магнетар — нейтронная звезда, обладающая мощным магнитным полем, но при этом характеризующаяся необычно большим периодом вращения вокруг своей оси. В случае подтверждения этой особенности, открытие может войти в число первых, описывающих объекты подобного типа..
Изначально проект возник как результат научной исследовательской работы студента, являющегося одним из соавторов. В процессе изучения архивных данных Мерчисоновского массива он искал необычные события. В итоге было обнаружено 70 довольно интенсивных сигналов, зафиксированных в первой половине 2018 года, которые не имели аналогов в научной литературе.
Период повторяющегося радиосигнала приблизительно равнялся 1091 секунде. Полученные данные указывают на то, что он мог исходить от магнетара – быстро вращающейся нейтронной звезды. Эти объекты характеризуются небольшими размерами, всего около 20 километров в диаметре (что значительно меньше, чем площадь Москвы), но обладают массой, превышающей массу Солнца. Подобные объекты с чрезвычайно высокой плотностью формируются в результате катастрофического сжатия ядра звезды, сопровождающегося вспышкой сверхновой.
При внезапном сжатии масса ядра остается неизменной, что приводит к значительному увеличению скорости его вращения – до сотен оборотов в секунду. Из-за крайне мощного магнитного поля такой объект получил название «магнетар». Линии этого поля в области полюсов нейтронной звезды выступают в роли естественного и чрезвычайно эффективного ускорителя частиц. Вследствие работы этого «ускорителя» формируется побочный продукт – электромагнитное излучение, возникающее в результате движения частиц, разогнанных магнитным полем.
Имеющийся объект демонстрирует характеристики, свойственные магнетарам, за исключением одного аспекта. Интервал радиосигналов магнетара коррелирует с его периодом вращения, поэтому у нового объекта период вращения превышает тысячу секунд – это в сотни раз больше, чем у обычных магнетаров.
По имеющимся данным, замедление вращения нейтронных звезд происходит со скоростью от одной миллиардной до одной десятисекстиллионной секунды в секунду, в течение всей жизни звезды. Наиболее быстрое замедление вращения наблюдается у молодых нейтронных звезд, однако со временем оно уменьшается.
Для достижения периода вращения в 1091 секунду, замедление вращения обнаруженного объекта должно было продолжаться от триллиона до 10 триллионов триллионов секунд (число, содержащее 24 нуля). В пересчете на годы это составляет приблизительно от 30 тысяч до 300 квадриллионов лет. Однако, поскольку зрелые магнетары характеризуются медленным замедлением вращения, практически невозможно, чтобы этот показатель был близок к 30 тысячам лет.
Обстоятельно оценить требуемый промежуток времени для столь необычного замедления вращения позволяет тот факт, что нейтронные звезды с подобным большим периодом пока не были идентифицированы. Тем не менее, авторы работы подчеркивают, что другие возможные объяснения выглядят менее вероятными. Замечено, что радиоизлучение, исходящее от объекта, характеризуется линейной, а не круговой поляризацией – его электромагнитные волны колеблются в единой плоскости, а не в двух. Радиоизлучение, генерируемое вспышками красных и белых карликов, демонстрирует круговую поляризацию, что существенно отличается от наблюдаемого. К тому же, его мощность, вероятно, была бы значительно ниже.
Анализ характеристик радиоволн разной длины, излучаемых новым источником, позволил астрономам определить, что он находится на расстоянии около 4240 световых лет от Земли, в плоскости галактического диска Млечного Пути. Благодаря этому, он является одним из наиболее доступных для изучения объектов, потенциально являющихся нейтронными звездами.
В прошлом астрономы уже сталкивались с похожими явлениями, такими как источник прерывистого радиоизлучения GCRT 1745, демонстрирующий периодичность в 77 минут. Тем не менее, между ним и обычным магнетаром (период излучения не превышает 30 секунд) наблюдалась существенная разница в скорости вращения. Обнаруженный объект, по всей видимости, восполняет этот пробел и может свидетельствовать о наличии множества других магнетаров с периодами вращения, нехарактерными для астрономов.