Европейские астрономы впервые показали, что нейтронная звезда может формироваться из звезды массой в 40 раз больше Солнца. Это прямо противоречит принятой теории, согласно которой такие великаны должны становиться черными дырами.
Магнетар в скоплении Westerlund 1: взгляд художника
Скопление Westerlund 1 в видимом (слева) и рентгеновском (справа) диапазоне. Между нами и им расположено плотное газопылевое облако, которое в сотни тысяч раз снижает видимую яркость скопления, из-за чего открыть его удалось лишь в 1961 г.
|
 |
На сей раз объектом исследований астрономов расположенной в Чили европейской обсерватории ESO стало скопление Westerlund 1. Оно является одним из самых массивных и молодых звездных скоплений в нашей Локальной группе галактик, и самым близким: расположено оно в 12-16 тыс. световых лет от Земли, в созвездии Жертвенник. Юные звезды в нем живут весьма бурной жизнью, некоторые из них сияют с яркостью, в миллионы раз превышающей светимость Солнца, и в размерах превосходят его в тысячи раз. Описывая это скопление, астроном Бен Ричи (Ben Ritchie) говорит: «Если б Солнце оказалось в центре Westerlund 1, небо над нами было бы постоянно заполнено сотнями светил, сияющих ярко, как полная Луна».
Словом, Westerlund 1 – настоящий звездный заповедник, населенный многочисленными и весьма разнообразными светилами, вплоть до самых экзотических. Общее у них одно – возраст, который колеблется в сравнительно узких пределах от 3,5 до 5 млрд лет. Один из обитателей этого скопления – магнитар eso0831, нейтронная звезда с исключительно мощным магнитным полем, в триллионы раз мощнее, чем магнитосфера Земли. Это поле настолько сильно, что смертельно для человека даже на расстоянии многих тысяч километров, а с компьютером к нему лучше не приближаться и на сотни тысяч километров.
Магнитары – сравнительно недавно обнаруженный тип звезд, относящихся к нейтронным звездам. Когда какая-нибудь крупная звезда исчерпывает внутренние запасы топлива и прекращает излучать энергию, центростремительные и центробежные силы в ней перестают уравновешивать друг друга. Оболочка звезды, быстро раздуваясь, производит колоссальный взрыв, называемый сверхновой, а ядро сжимают мощные силы гравитации. Образуется объект размерами порядка десятков километров – это и есть нейтронная звезда. Плотность ее вещества приближается к плотности атомного ядра: равноценная по массе 1-2 солнцам звезда «умещается» в шарике, размером не превышающем территории среднего городка.
Но и нейтронные звезды бывают разные. В 1990-х был открыт целый класс таких объектов, испускающих периодические импульсы. Энергию для них дает им мощнейшее магнитное поле, которое у таких звезд самое сильное во Вселенной, отчего и названы они были магнитарами. Это очень редкие объекты, в Млечном Пути астрономам известно лишь несколько таких звезд, и одна из них находится в скоплении Westerlund 1.
Поскольку все звезды в скоплении имеют примерно одинаковый возраст, то можно вывести, что звезда-предшественник магнитара eso0831 появилась примерно в то же время. А учитывая то, что она уже погибла, можно приблизительно установить первоначальную ее массу, ведь размер звезды определяет и скорость ее эволюции, и продолжительность жизни (чем тяжелее звезда, тем короче срок ее существования). Исходя из этого – а также из данных о движении соседних звезд – ученые показали, что предшественник eso0831 насчитывал около 40 солнечных масс.
Это несколько настораживает, ведь до сих пор полагалось, что нейтронные звезды образуются из звезд массой от 10 до 25 солнц, а те, что крупнее, благодаря своей невероятной гравитации коллапсируют прямиком в черные дыры. 40 солнечных масс – эта величина лежит далеко за границей предшественниц нейтронных звезд. «Такой звезде, - говорит один из авторов находки Игнацио Негурула (Ignacio Negueruela), - понадобилось избавиться от более чем 0,9 своей массы прежде чем взорваться сверхновой и в ходе взрыва, иначе она стала бы черной дырой. Как и отчего именно происходила такая масштабная потеря массы – вопрос, и сложный вопрос, к современной теории звездной эволюции».
Сами авторы исследования предлагают такой механизм происходящего. Звезда-предшественник некогда была частью двойной системы. Обе звезды жили и эволюционировали параллельно, во взаимодействии друг с другом, и вторая звезда постоянно и сильно оттягивала материю от первой. Сегодня эту компаньонку обнаружить не удается лишь потому, что ее отбросило взрывом сверхновой, в ходе которого и образовался магнитар. Можно сказать, что в двойной системе массивная звезда получает уникальный шанс на «снижающую вес диету», в результате которой она закончит свои дни не мрачной черной дырой, а сверхплотной нейтронной звездой.
Читайте также о том, как и для чего ученые создают магниты силой если не такой же, как у магнитара, то хотя бы немного приближающейся к нему: «Теслы».
По пресс-релизу ESO
Самый мощный магнит в мире: Теслы
Как бы затормозить груженый локомотив на расстоянии четверть миллиона километров – как раз столько отделяет нас от Луны. Магнетар, то есть магнитная нейтронная звезда, которую называют SGR 1806-20, – самый сильный из известных нам источников магнитного поля во Вселенной.
Для создания сверхмощных магнитных полей необходимы сверхнизкие температуры
Центр управления экспериментами с высоты птичьего полета
Центр управления экспериментами в лаборатории NHMFL
|
|
Пока открыто всего десять таких звезд. Сила поля у этой звезды составляет 100 млрд Тл (в международной системе единиц магнитное поле измеряется в теслах). Для сравнения – у Земли всего 0,00005 Тл. Вряд ли мы когда-нибудь создадим магнит сопоставимой с магнетаром мощности. Но это не значит, что мы не пытаемся. Причины, по которым ученые упорно пытаются построить все более и более мощные магниты, варьируются от «а что будет, если?..» до реальной необходимости улучшить медицинское проекционное оборудование. Рекорд пока принадлежит специалистам из Национальной лаборатории высоких магнитных полей (NHMFL), расположенной в городе Таллахасси (Флорида). В декабре 1999 года они запустили гибридный магнит. Он весит 34 т, высота его – почти 7 м, и он может создать магнитное поле в 45 Тл, что примерно в миллион раз больше, чем у Земли. Этого уже достаточно, чтобы свойства обычных электронных и магнитных материалов сильно изменились. Этот магнит, разработанный NHMFL, представляет собой очень важную веху в строительстве МКС, считает руководитель лаборатории Джек Кроу. Это вам не подкова Если вы представили себе гигантскую подкову, вас ждет разочарование. Флоридский магнит (см. фото сверху) фактически представляет собой два, работающие в системе. Внешний слой – это сверхохлажденный, сверхпроводящий магнит. Он самый большой из когда-либо созданных такого рода. Его все время охлаждают до температуры, близкой к абсолютному нулю. Используется для этого система со сверхтекучим гелием – единственная в США, специально созданная для охлаждения данного магнита. А в центре хитрой штуковины заключен массивный электромагнит, то есть очень большой резистивный магнит. Несмотря на гигантские размеры системы, построенной в NHMFL, площадка для экспериментов чрезвычайно мала. Обычно эксперименты проводят над объектами размером не больше кончика карандаша. При этом образец заключают в бутылочку, вроде термоса, чтобы сохранить низкую температуру. Когда материалы подвергаются воздействию сверхвысоких магнитных полей, с ними начинают твориться очень странные вещи. Например, электроны «танцуют» на своих орбитах. А когда напряженность магнитного поля превышает 35 Тл, свойства материалов становятся неопределенными. Например, полупроводники могут менять свойства туда-сюда: в один момент проводить ток, в другой – нет. Кроу говорит, что мощность флоридского магнита в течение пяти лет будет постепенно увеличена до 47, затем 48 и в конечном счете до 50 Тл, а результаты исследований уже превзошли самые смелые его ожидания: «Мы получили все, на что надеялись, и гораздо больше. Наши коллеги теперь одолевают нас просьбами предоставить им возможность тоже экспериментировать». Применение в медицине В то время как NHMFL концентрирует свои усилия на «чистых» исследованиях, большая часть разработок в сфере мощных магнитов продиктована необходимостью развития медицинской техники. Институт мозга при Университете штата Флорида утверждает, что ему принадлежит самый большой магнит из всех используемых в томографии. Этот 24-тонный «бегемот» может обнаружить в мозгу и позвоночнике длинный список болезней и изъянов. Его мощность 11,7 Тл, что в 234 тысячи раз больше, чем у Земли. Чем сильнее магнитное поле, тем точнее и детальнее результаты, которые можно получить при использовании технологий вроде ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Один из текущих проектов призван показать влияние паралича и лекарств, применяемых для его излечения, на клетки мозга. Исследование функционального ЯМР (фЯМР) покажет, сколько лекарства в точности потребили какие клетки. Технологии ЯМР и фЯМР работают так. Сначала при помощи мощного магнитного поля ядра клеток выстраиваются в ряд, как иглы компаса. Затем менее мощный магнит поворачивает ядра. При этом вырабатывается измеримый сигнал, который фиксируется и при помощи компьютеров преобразуется в трехмерное изображение. Чем мощнее магниты, тем больше ядер среагируют на сигнал. В отличие от рентгеновских лучей, которые показывают кости и твердые ткани, ЯМР концентрируется на тканях мягких. Все расширяющееся использование магнитов в медицине вызывает естественный вопрос – а полезно ли это? В последние годы было много споров на тему влияния близлежащих линий электропередач на людей и животных. Но изза того, что сила магнитного поля падает очень быстро, человек, живущий в какихнибудь 15 м от линии электропередач, получает всего два миллигаусса (мГс). Последние исследования говорят в пользу версии, что это не оказывает никакого влияния на человека. С другой стороны, не обнаружено и абсолютно никакого положительного влияния от «нательных» магнитов, которые часто продают как универсальное средство от всех болезней – в том числе, артрита. Но миллионы людей по всему земному шару это не останавливает.
Май 2003 | Автор: Пол Эйзенштейн
Источник: popmech.ru.
Рейтинг публикации:
|
