Как се появяват магнетарите?

Магнетарите – силно намагнетизирани, бързо въртящи се супер плътни звезди – са сред най-загадъчните обекти в Космоса, като произходът им е обвит в мистерия.

Дали са резултат от експлозия на свръхнови умиращи звезди? Или се пораждат, когато звездни „трупове“ се сблъскват? Или те се магнетизират, когато материалът се спира в неподвижен пулсар, бързо въртяща се плътна неутронна звезда, която произвежда ярки струи енергия?

Новите изследвания предполагат съвсем различно обяснение: звезден труп, наречен бяло джудже, се сблъсква в неутронна звезда, предизвиквайки изключително мощна експлозия и оставяйки след себе си магнетар.

През последните няколко десетилетия астрономите забелязват невероятно ярки, кратки и странни изблици на радиоенергия, известни като бързи радиовзривове – fast radio bursts или FRB. Към днешна дата малко над 100 FRB са открити в небето. Каквито и да са те, почти сигурно идват извън нашата галактика Млечен път – в противен случай учените биха ги виждали концентрирани по протежение на лентата на нашата галактика, вместо върху цялото небе.

С няколко забележителни изключения, FRB не се повтарят. Те са единични взривове, представляващи разпиляване на нелепо количество енергия в Космоса за по-малко от секунда. За да направят нещата още по-загадъчни, FRB, за които астрономите са успели да определят произход (не е лесна задача, тъй като явлението е толкова кратко), не са свързани с нито един конкретен вид галактика.

Разнообразието от източници предполага, че различни видове процеси във Вселената – всички те са насилствени – водят до образуването на бързи радиовзривове. Каквито и да са процесите, те изискват огромни количества енергия и протичат мигновено.

Сливанията между звезди са интересен кандидат за източник на FRB. Когато една звезда се блъсне в друга, явно много енергия се освобождава. И докато звездите могат да отнемат еони, за да се приближат достатъчно, за да се слеят, самият акт е кратък момент.

Но редовното обединяване на звезди просто не е достатъчно, за да се захрани пълноправен FRB. За да се получат необходимите енергии, трябва да се обединят по-екзотични обекти, като неутронни звезди и бели джуджета. Само тогава ще има необходимите маси и плътности, за да стане това мигновено излъчване на енергия.

Един вероятен сценарий за сливане и за потенциално генериране на FRB е сливането на бяло джудже с неутронна звезда. И неутронните звезди, и белите джуджета са екзотични видове мъртви останки от някога нормални звезди.

Бяло джудже е остатъчната сърцевина с размер на планета на звезда като нашето Слънце, бучка въглерод и кислород, които бавно се охлаждат с напредването на космическия период. Неутронна звезда е като бяло джудже, но с много по-голяма маса: това е остатъчната сърцевина на много по-масивна звезда, съставена почти изцяло от неутрони и силно компресирани.

Тъй като звездите често се раждат по двойки, не е невероятно да мислим, че след достатъчно време и двете звезди в една система могат да умрат, оставяйки след себе си своя специфичен вид мъртви ядра – и че бавно, бавно, тези мъртви бучки могат да кръжат все по-близо една до друга , най-накрая достигайки критична точка, в която тяхното гравитационно взаимодействие преодолява всичко, изпращайки звездни трупове, спираловидно насочени един към друг и предизвиквайки тяхната гибел.

Точно в края на последния им сблъсък може да се изпълни един от двата сценария. В единия случай бялото джудже може да се издуе, оставяйки външните части на атмосферата му да избягат и да се спуснат към неутронната звезда. От друга страна, екстремната гравитация на неутронната звезда напълно раздробява бялото джудже, а разкъсаният му звезден труп пада надолу върху по-тежкия и по-плътен „брат“.

И в двата случая огромно количество маса се прехвърля към бялото джудже и върху неутронната звезда и именно тогава интересното наистина започва, според нови изследвания.

Учените, които стоят зад новите изследвания, искат да знаят дали сливането между бяло джудже и неутронна звезда може да бъде причината предизвикала ескалацията на крайно магнитно поле. Отначало падащият материал (част от бялото джудже) пада на повърхността на неутронната звезда. Като пада, той ускорява въртенето на неутронната звезда. Тази спирала поема околното магнитно поле и го върти върху себе си, навивайки се като змия. Но потокът на материята към неутронната звезда изобщо не е плавен, той е невероятно бурен и хаотичен. Така най-сетне се ражда магнетарят. (Поне според тази теория.)

Магнетарят идва на света нестабилен, поради всички хаотични сили от сливането, той все още не се е установил в обикновен ритъм на въртене. И тъй като това въртене е толкова бързо, всяка малка пречка или стоп ще освободи мощен взрив от енергия под формата на електромагнитно излъчване, предполагат учените.

Това означава, че радиовълните – като тези масивни изблици на FRB – са електромагнитно излъчване.

Новото изследване предполага, че поне част от FRB, които се наблюдават, са излъчвани от току-що родени магнетари, създадени от космическия срив на неутронни звезди с бели джуджета. Ако предположението е правилно, това означава, че сблъсъкът на две екзотични звездни останки, създава още един странен обект в Космоса, пораждащ един от най-екстремните изблици на енергия, известен на астрономите, изблик на радиация, толкова силен, че може да бъдат наблюдаван от цялата Вселена. Това е може би най-трудното раждане в Космоса.

Изследването е описано в статия, публикувана в Astrophysical Journal.