Некоторые нейтронные звезды характеризуются чрезвычайно сильным магнитным полем. На основе анализа поляризации излучения одного из магнетаров можно сделать вывод, что это поле настолько мощное, что приводит к конденсации атмосферы и ее превращению в твердое вещество.
По мере приближения к концу своей жизни, когда запасы топлива для термоядерных реакций истощаются, массивные звезды сжимаются под воздействием собственной гравитации. Наиболее крупные из них формируют черные дыры, а менее массивные превращаются в нейтронные звезды. Это объекты с поразительной плотностью: несмотря на размеры всего в несколько десятков километров, их масса сопоставима с массой Солнца. Кроме того, некоторые из них обладают чрезвычайно мощным магнитным полем. Время от времени такие магнетары вспыхивают и за доли секунды выбрасывают невероятные количества энергии, в том числе в виде рентгеновских и гамма-лучей.
Изучение физики нейтронных звезд и магнетаров представляет собой сложную задачу, и ученые до сих пор не имеют полного представления об их поверхностном слое и атмосфере. Новое исследование, проведенное международной группой европейских ученых, может внести ясность в эти вопросы. Согласно полученным результатам, магнетары характеризуются твердой поверхностью и не имеют атмосферы. Статья В журнале была опубликована работа Сильвии Зейн (Silvia Zane) и ее коллег Science.
При анализе использовались данные, полученные с космической обсерватории NASA IXPE, которая изучает поляризацию рентгеновского излучения, исходящего от черных дыр и нейтронных звезд. В качестве объекта исследования был выбран магнетар 4U 0142+61, объект находится на расстоянии 13 000 световых лет от Земли. Его атмосфера действует как фильтр для фотонов, приводя к их поляризации. Тем не менее, исследования выявили, что излучение 4U 0142+61 недостаточно поляризовано, что может указывать на отсутствие атмосферы. Чрезвычайно мощное магнитное поле привело к переходу газа, потенциально окружавшего звезду, в твердое состояние.
Ученым удалось установить, что рентгеновские фотоны 4U 0142+61 демонстрируют поляризацию в двух плоскостях, расположенных под прямым углом друг к другу. Этот результат соответствует теории, предсказывающей, что излучение, проходя через область с экстремально сильным магнитным полем, поляризуется в одном из двух возможных направлений. Излучение с более низкой энергией поляризуется вдоль силовых линий магнитного поля, однако, с ростом энергии фотонов, все чаще наблюдается поляризация, ориентированная перпендикулярно полю.
«Профессор Роберто Туролла, один из авторов исследования, пояснил, что поляризация фотонов с низкой энергией свидетельствует о чрезвычайно сильном магнитном поле, которое в процессе, называемом магнитной конденсацией, может преобразовать атмосферу звезды в вещество, подобное твердому телу или жидкости.