В 2020 году ученые зарегистрировали быстрый радиовсплеск, исходящий от нейтронной звезды SGR 1935+2154, обладающей мощным магнитным полем. Повторный радиовсплеск от этой же звезды был зафиксирован в 2022 году, после чего скорость её вращения начала резко изменяться.
Нейтронные звезды, обладающие сильным магнитным полем и способные к вращению, известны как магнитары. Магнитное поле этих объектов превышает 100 триллионов гаусса, что в 100 триллионов раз больше, чем магнитное поле нашей планеты. Первый магнитар, обозначенный как SGR 1900+14, был впервые зарегистрирован в 1998 году в созвездии Орла.
Нейтронные звезды способны излучать в радио— и рентгеновском диапазоне. Источником излучения являются полюса магнитаров, а земные приборы фиксируют сигнал благодаря постоянному вращению этих космических объектов. Скорость вращения магнитаров крайне высока, что обуславливает необходимость поддержания огромного энергетического запаса. В результате, частота вращения нейтронных звезд постепенно снижается вследствие потери энергии.
Но в некоторых случаях, по причинам, которые пока не изучены наукой, с этими объектами возникают сбои. Сбои – это внезапное повышение скорости вращения и интенсивности излучения магнитаров и пульсаров. Два сбоя, о которых рассказали авторы новой работы, произошли в 2022 году с магнитаром SGR 1935+2154 и стали одними из сильнейших за всю историю астрономических наблюдений. Между глитчами вращение звезды резко уменьшалось, а частота излучения в рентгеновском диапазоне снижалась.
Исследователи использовали канадский интерферометрический телескоп (CHIME), радиотелескоп Грин-Бэнк, рентгеновскую обсерваторию на борту Международной космической станции (NICER) и космический телескоп жесткого рентгеновского диапазона (nuSTAR) для получения обширного массива данных о скорости вращения SGR 1935+2154 и всплесках излучения.
По мнению исследователей, ускоренное замедление вращения SGR 1935+2154 в промежутках между глитчами вызвано магнитосферными вихрями. Магнитосферный ветер – это необычное явление для Солнечной системы. Он влияет на форму магнитного поля, генерируя момент вращения. В 2020 году один из таких вихрей достигал пиковой фазы, продолжаясь 10 часов.
Исследователи полагают, что первоначальное снижение скорости вращения, спровоцированное магнитосферными вихрями, после первого глитча стало причиной последующего увеличения скорости и возникновения второго глитча. Это связано с тем, что глитч вызывает внезапную перестройку вращения звезды. Внутри магнитара изменяется движение сверхтекучей среды по отношению к остальной части звезды.
«По словам исследователей, внутренняя кора содержит значительную долю вещества в сверхтекучем состоянии, в том числе большинство свободных нейтронов.
По оценкам специалистов, сверхтекучесть проявляется в нескольких процентах магнитара.
Ученые также установили, что рентгеновское излучение и радиовсплески возникают в разное время. Радиовсплески наблюдаются в период снижения интенсивности рентгеновского излучения. Исследователи предположили, что быстрые радиовсплески связаны с резким замедлением и последующим ускорением вращения магнитара. Возникающее ускорение нивелирует эффект замедления, вызванного сильными магнитосферными потоками.
Активное излучение рентгеновских лучей продолжалось приблизительно двое суток и происходило в среднем раз в минуту. Позднее частота увеличилась до максимума — до четырех всплесков в минуту, а затем снизилась менее чем до 10 процентов по сравнению со временем до возникновения глитча.
Согласно мнению ученых, тепловое излучение, генерируемое поверхностью магнитара, является основным источником мягкого рентгеновского излучения (с длиной волны, превышающей 0,1-0,2 нанометра), в то время как жесткое рентгеновское излучение (с длиной волны менее 0,1-0,2 нанометра) формируется в магнитосфере нейтронной звезды.
Исследователи намерены продолжить изучение магнитаров, сосредоточившись на анализе изменения излучения плазменных потоков, влияющих на уменьшение массы звезды.