Обясниха силните магнитни полета на Вселената

Свръхплътните (хипермасивни) неутронни звезди се образуват в хода на сливането на две неутронни звезди в двойна система. Техният кратък живот завършва с катастрофален колапс в черна дупка, която понякога произвежда кратки гама-изригвания. В резултат се образува ярък взрив във Вселената.

Наблюдения със спътниците XMM Newton, Fermi и Swift показали, че кратките гама-изригвания за секунда освобождават такова количество енергия, колкото нашата галактика за цяла година.

Дълго време се смяташе, че силата на магнитното поле на такива звезди е значително по-голяма от силата на полето, наблюдавано в която и да е от известните ни астросистеми. Учените от Института по гравитационна физика „Макс Планк” (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik) успели да моделират механизма, който може да произвежда такива силни магнитни полета, предшестващи разпада в черна дупка.

Появата на свръхсилни магнитни полета може да се обясни с феномени, възникващи поради различното въртене на плазмата в магнитното поле. Съседните слоеве плазма, които се въртят с различна скорост, се „трият” един в друг и в крайна сметка образуват вихрови потоци.

В хода на този процес, наречен матниторотационна неустойчивост, магнитното поле значително се усилва. Фактическата демонстрация на този процес е станала възможна едва сега благодарение на проведено от немските учени моделиране. Физиците създали модел на хипермасивна неутронна звезда с първоначално подредено магнитно поле. Неговата структура била усложнявана в процеса на въртене.

Тъй като звездата е динамично неустойчива, в края на краищата тя колапсира в черна дупка, обкръжена от облак материя, която по-късно образуващата се дупка поглъща.

Моделирането еднозначно показало наличието на експоненциален растеж в недрата на звездата – магниторотационна нестабилност. Този механизъм досега остава практически неизследван поради екстремните условия в хипермасивните неутронни звезди (преди всичко гравитационни). Практически невъзможно е да се оцени какво се случва в недрата на тези звезди.

Изследването е интересно по две причини. Първо, то за първи път показва развитието на магниторотационната неустойчивост в рамките на общата теория на относителността на Айнщайн, в която не съществува аналитичен критерий за прогнозиране на нестабилността.

Второ, това откритие може да има огромно влияние в астрофизиката, тъй като може да потвърди хипотезата, че свръхсилното магнитно поле на неутронните звезди е ключов елемент в обяснението на огромното количество енергия, отделяна при кратките гама-изригвания.

Отчет за изследването е публикуван в сп. Physical Review D.