Исследователи обнаружили свидетельства наличия чрезвычайно мощного магнитного поля в окрестностях нейтронной звезды, являющейся ультрамощным рентгеновским источником. Этот объект излучает свет, превосходящий теоретический предел, установленный Эддингтоном. В случае подтверждения этих результатов, открытие позволит лучше понять принципы существования подобных систем и предоставит инновационный метод исследования характеристик сверхплотного вещества, находящегося внутри нейтронных звезд.
Ультрамощные рентгеновские источники, находящиеся за пределами центров галактик, демонстрируют чрезвычайно высокую светимость. Она превышает предел Эддингтона, характерный для нейтронных звезд, при котором давление излучения должно приводить к рассеиванию аккрецирующего вещества и прекращению процесса аккреции. Ранее считалось, что источниками такого излучения являются черные дыры.
Совсем недавно обнаружение рентгеновских пульсаций продемонстрировало, что некоторые ультралучевые источники (ULX) на самом деле являются нейтронными звездами, имеющими массу, близкую к солнечной, и поглощающими вещество в процессе сверхкритической аккреции.
Что же обеспечивает нейтронной звезде способность противостоять столь интенсивному потоку вещества? Одним из вероятных объяснений являются исключительно мощные магнитные поля, сопоставимые с магнитными полями самых магнитных объектов, известных во Вселенной – магнетаров. Однако, непосредственных спектральных подтверждений их наличия практически не обнаружено.
Анализ источника NGC 4656 ULX-1, проведенный с использованием Европейской рентгеновской обсерватории XMM-Newton, позволил астрономам выявить в его спектре узкую линию поглощения. Это представляет собой значимую особенность, поскольку такие линии возникают при движении частиц в мощном магнитном поле, когда они начинают поглощать фотоны на конкретных энергетических уровнях. Данное явление ученые определяют как циклотронный резонанс.
Результаты научной работы, представленной в журнале Astronomy and Astrophysics, результаты исследований продемонстрировали устойчивость линии к колебаниям в спектральной модели и подтвердили ее статистическую значимость, превышающую три сигмы, независимо от применяемых методов обработки данных. Данное наблюдение уменьшает вероятность того, что сигнал является результатом ошибки измерений или спецификой используемого оборудования.
Возникновение этой линии можно было бы связать с поглощением ионизированными атомами в мощном звездном ветре, но в этом случае в спектре должны были зафиксироваться и другие переходы, которые не были обнаружены. Поэтому ученые пришли к выводу, что более вероятным объяснением является циклотронное излучение протонов. Такие линии возникают при наличии сильных магнитных полей: большая масса протона обуславливает то, что энергия линии попадает в рентгеновский диапазон, величина которого составляет несколько килоэлектронвольт.
Если сделанные заключения обоснованы, то наблюдаемая линия в месте ее возникновения указывает на магнетарообразный объект. При этом, возможно, не глобальное дипольное поле звезды является причиной, а более сложная мультиполярная структура, сконцентрированная вблизи поверхности. Подобный вариант развития событий наиболее часто рассматривается при анализе ультраярких рентгеновских источников.
Предварительные результаты выглядят перспективно, но для окончательных выводов необходимы дополнительные исследования, включая данные, полученные в ходе будущих рентгеновских миссий. На текущий момент полученные данные согласуются с гипотезой о том, что некоторые источники ULX, вероятно, содержат нейтронные звезды с сильными магнитными полями вблизи их поверхности.
Если полученные данные получат подтверждение, эти объекты перестанут быть лишь необычными и станут естественными лабораториями для изучения экстремальной физики, где одновременно будут проверены модели аккреции и магнитных полей.