Впервые у нейтронной звезды зафиксирован антисбой

Возможно, когда кора нейтронных звёзд трескается, там происходят процессы, которые современная астрономия пока не вполне представляет.

Астрономы, ведомые Викторией Каспи (Victoria Kaspi) из Университета Макгилла (Канада), вооружившись космическим рентгеновским телескопом Swift, впервые обнаружили нейтронную звезду, внезапно резко замедлившую скорость своего вращения.

Вспышка на магнетаре, подобная той, что была зафиксирована 28 апреля 2012 года, в представлении художника. Причиной явления, предположительно, является «растрескивание» коры нейтронной звезды. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, Goddard Space Flight Center, ESA, XMM-Newton, M. Sasaki et al.)

Чтобы правильно оценить находку, достаточно вспомнить, что в норме нейтронные звезды (НЗ) довольно быстро вращаются, вплоть до 43 тыс. оборотов в минуту. Энергия их вращения колоссальна, поскольку, несмотря на малые размеры, чайная ложка их вещества имеет массу в миллиарды тонн. Более того, периодически с НЗ что-то происходит, из-за чего они резко ускоряются. Такое событие астрономы называют глитчем (от англ. сбой). Если обычно скорость вращения НЗ очень плавно падает из-за торможения, вызываемого выбросами ею излучения и частиц высоких энергий, во время глитча она, напротив, быстро возрастает.

Одна из гипотез, объясняющих сей необычный процесс, который противоречит естественному замедлению, оперирует концепцией временнóй «сцепки» быстровращающегося сверхтекучего ядра НЗ с её корой. Обычно ядро свободно скользит внутри коры из-за собственных свойств, резко отличных от вещества коры (сверхтекучесть и т. д.), что, предположительно, означает, что его скорость много больше, чем у коры, вращение которой мы можем наблюдать при помощи рентгеновских телескопов. Даже краткая связь между ними передаёт кинетический момент от ядра на поверхность, что вызывает скачок частоты вращения.

Теперь же случилось нечто такое, что не имеет даже теоретического объяснения: у нейтронной звезды 1E 2259+586, отстоящей от нас примерно на 10 000 световых лет, зафиксирован антиглитч. В 2011-2012 гг. этот магнетар, по всем наблюдениям, спокойно замедлялся, а вот 28 апреля 2012 года скорость его вращения резко упала — на 0,0000022 с. До это среди сотен обратных событий — резкого роста скорости вращения — речь шла всего лишь об увеличении на одну миллионную секунды за один глитч. Последовавшие за антиглитчем наблюдения показали, что теперь скорость вращения звезды снижается значительно быстрее, чем до 28 апреля.

По современным взглядам, нормальный глитч («сцепка» ядра и коры) случается, когда замедление вращения коры при едва снижающейся скорости вращения ядра заставляет поверхность нейтронной звезды «трескаться», происходит рентгеновский всплеск, и обмен энергией внутренностей и поверхности НЗ восстанавливает баланс между скоростями вращения. Что может привести к обратному событию, когда кинетическая энергия вращения оболочки не растёт, а падает, можно только догадываться.

Изображение магнетара 1E 2259+586, расположенного в области останков сверхновой CTB 109 (бело-голубой светящийся объект справа; цвета условные).

Отдельно подчёркивается, что за неделю до антиглитча 1E 2259+586 выдала 36-миллисекундную вспышку в рентгеновском диапазоне, вроде тех, что часто предшествуют или сопровождают глитчи обычные. Считается, что за такие вспышки отвечает трескающаяся кора, то есть природа глитчей и антиглитчей может быть в чём-то близкой.

Отчёт об исследовании вскоре появится в журнале Nature, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам НАСА.