Астрономы обнаружили нейтронную звезду, возраст которой составляет всего 240 лет

12 марта ученые заметили мощное рентгеновское излучение. Оказалось, что излучение исходит от очень молодой нейтронной звезды, получившей обозначение Swift J1818.0-1607. Дальнейшие исследования показали, что объект является настоящим новорожденным по космическим меркам, его возраст составляет всего 240 лет.

Астрономы, работающие на орбитальной обсерватории Swift, заметили молодой объект, когда он выпустил мощную серию рентгеновских лучей. Дальнейшие исследования, проведенные обсерваторией XMM-Newton Европейского космического агентства и телескопом NuSTAR НАСА, выявили больше физических особенностей новой нейтронной звезды. Анализы ученых были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

Самый молодой магнетар

Нейтронные звезды — это невероятно плотные объекты, которые образуются после взрыва сверхновой массивной звезды. Они являются одними из самых плотных объектов во Вселенной и уступают в этом отношении только черным дырам. Исследователи часто используют довольно суровое сравнение: чайная ложка материала нейтронной звезды весила бы на Земле около четырех миллиардов тонн. Атомы внутри нейтронной звезды настолько тесно связаны друг с другом, что ведут себя таким образом, который не имеет аналогов в других местах.

Swift J1818.0-1607 имеет массу двух солнц, упакованных в объект диаметром всего 25 километров. Она также обладает магнитным полем в 1000 раз сильнее, чем типичная нейтронная звезда, что позволяет отнести ее к особой группе объектов, называемых магнетарами. Swift J1818.0-1607 также является самым молодым из обнаруженных магнетаров. Если его возраст подтвердится, это будет означать, что свет от звездного взрыва, в результате которого он образовался, достиг Земли примерно в то время, когда Джордж Вашингтон стал первым президентом Соединенных Штатов.

— Этот объект показывает нам самый ранний период в жизни магнетара, сразу после его формирования», — говорит Нанда Ри из Института космических наук в Барселоне и главный исследователь наблюдательных кампаний XMM Newton и NuSTAR.

Природная лаборатория

Хотя известно более 3 000 нейтронных звезд, ученые выявили среди них только 30 магнетаров. Поскольку их физические свойства невозможно воспроизвести на Земле, нейтронные звезды (включая магнетары) являются естественными лабораториями, в которых проверяется наше понимание мира и физических процессов. — Возможно, если мы поймем историю формирования этих объектов, мы поймем, почему существует такая огромная разница между количеством найденных магнетаров и общим числом известных нам нейтронных звезд, сказал Ри.

Swift J1818.0-1607 находится в созвездии Стрельца и относительно близко к Земле по астрономическим меркам, на расстоянии около 16 000 световых лет. Поскольку свету требуется время, чтобы преодолеть такие космические расстояния, ученые заметили свет, который нейтронная звезда излучала около 16 000 лет назад, когда ей было около 240 лет, говорят ученые. Многие модели предполагают, что физические свойства и поведение магнетаров меняются по мере их старения, и что магнетары могут быть наиболее активны, когда они молоды. Поиск очень молодого объекта поможет уточнить эти модели.

Хотя диаметр нейтронных звезд составляет от 15 до 30 километров, они могут испускать огромные всплески радиации, наравне с гораздо более крупными звездами. В частности, магнетары связаны с мощными радиационными извержениями, достаточно яркими, чтобы их можно было увидеть на расстоянии многих тысяч световых лет. Учитывая экстремальные физические свойства магнетаров, ученые считают, что существует множество способов получения столь огромного количества энергии.

Вызывающие исследования

Ученые заметили Swift J1818.0-1607 во время извержения. Во время этой фазы рентгеновские лучи, испускаемые им, стали по крайней мере в 10 раз ярче, чем обычно. Подобные выбросы отличаются по своей специфике, но обычно начинаются с внезапного увеличения яркости, длящегося несколько дней или недель, за которым следует постепенное уменьшение в течение месяцев или лет, когда магнетар возвращается к своей нормальной деятельности.

Поэтому астрономы должны действовать быстро, если они хотят наблюдать период пиковой активности одного из этих событий. Ученые, работающие в обсерватории Swift, немедленно оповестили мировое астрономическое сообщество об этом событии, а их коллеги из XMM-Newton и NuSTAR провели быстрое последующее исследование.

Помимо рентгеновского излучения, магнетары могут испускать вспышки гамма-излучения, которые являются одними из самых ярких источников излучения во Вселенной. Они также могут излучать равномерные пучки радиоволн. Нейтронные звезды, излучающие радиоволны, называются пульсарами, а Swift J1818.0-1607 — одна из пяти известных магнетаров, которые также являются пульсарами.

— «Удивительная особенность магнетаров заключается в том, что их популяция весьма разнообразна», — говорит Виктория Каспи из Университета Макгилла в Монреале, которая не принимала участия в исследовании. — Каждый раз, когда вы находите одну из них, она рассказывает другую историю. Это очень странные объекты и очень редкие, и я не думаю, что мы видели весь спектр их возможностей», — добавила она.