Телескоп НАСА NICER видит, что горячие точки сливаются на магнетаре

Ученые считают, что горячие точки SGR 1830, вероятно, напоминали основания корональных петель, часто наблюдаемых на Солнце. На этом экстремальном ультрафиолетовом снимке из Обсерватории солнечной динамики НАСА петли ионизированного газа следят за магнитными полями, возникающими с поверхности Солнца. Фото: NASA/SDO

«NICER отслеживал, как три яркие, излучающие рентгеновские излучения горячие точки медленно блуждали по поверхности объекта, а также уменьшались в размерах, обеспечивая лучший взгляд на это явление», — сказал Джордж Юнес, исследователь из Университета Джорджа Вашингтона в Вашингтоне и Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Самое большое место в конечном итоге объединилось с меньшим, чего мы раньше не видели».

Этот уникальный набор наблюдений, описанный в статье под руководством Юнеса и опубликованной 13 января в The Astrophysical Journal Letters, поможет ученым более полно понять взаимодействие между корой и магнитным полем этих экстремальных объектов.

Магнетар — это тип изолированной нейтронной звезды, измельченное ядро, оставленное после взрыва массивной звезды. Сжимая большую массу, чем у Солнца, в шар около 12 миль (20 километров) в поперечнике, нейтронная звезда состоит из настолько плотной материи, что чайная ложка будет весить столько же, сколько гора на Земле.

Что отличает магнетары, так это то, что они обладают самыми сильными известными магнитными полями, до 10 триллионов раз более интенсивными, чем магнит холодильника, и в тысячу раз сильнее, чем у типичной нейтронной звезды. Магнитное поле представляет собой огромный запас энергии, который при нарушении может вызвать вспышку повышенной рентгеновской активности, длящуюся от месяцев до нескольких лет.

10 октября 2020 года обсерватория НАСА Нила Герельса Свифта обнаружила именно такую вспышку от нового магнетара под названием SGR 1830-0645 (SGR 1830 для краткости). Он расположен в созвездии Скута, и хотя его расстояние точно не известно, астрономы считают, что объект находится на расстоянии около 13 000 световых лет от нас. Swift повернул свой рентгеновский телескоп к источнику, обнаружив повторяющиеся импульсы, которые показали, что объект вращается каждые 10,4 секунды.

Измерения NICER в тот же день показывают, что рентгеновское излучение демонстрировало три близких пика с каждым вращением. Они были вызваны, когда три отдельные области поверхности намного горячее, чем их окружение, вращались в нашем поле зрения и выходили из него.

NICER наблюдал SGR 1830 почти ежедневно с момента его открытия до 17 ноября, после чего Солнце оказалось слишком близко к полю зрения для безопасного наблюдения. В течение этого периода пики излучения постепенно смещались, происходящие в несколько разное время вращения магнетара. Результаты благоприятствуют модели, в которой пятна образуются и движутся в результате движения земной коры, во многом так же, как движение тектонических плит на Земле управляет сейсмической активностью.

«Кора нейтронной звезды чрезвычайно сильна, но интенсивное магнитное поле магнетара может напрягать ее за ее пределами», — сказал Сэм Ландер, астрофизик из Университета Восточной Англии в Норвиче, Великобритания, и соавтор статьи. «Понимание этого процесса является серьезной проблемой для теоретиков, и теперь NICER и SGR 1830 дали нам гораздо более прямой взгляд на то, как кора ведет себя в условиях экстремального стресса».

Команда считает, что эти наблюдения показывают одну активную область, где кора стала частично расплавленной, медленно деформируясь под магнитным напряжением. Три движущиеся горячие точки, вероятно, представляют собой места, где корональные петли — похожие на яркие, светящиеся дуги плазмы, наблюдаемые на Солнце — соединяются с поверхностью. Взаимодействие между петлями и движением земной коры приводит к дрейфующему и сливающемуся поведению.

«Изменения в форме импульсов, включая уменьшение числа пиков, ранее наблюдались только в нескольких «моментальных» наблюдениях, широко разделенных во времени, поэтому не было никакого способа отследить их эволюцию», – сказал Завен Арзуманян, научный руководитель NICER в Годдарде. «Такие изменения могли произойти внезапно, что больше соответствовало бы колеблющемуся магнитному полю, чем блуждающим горячим точкам».