В космосе нашли объект, опровергающий законы физики

Астрономы обнаружили нейтронную звезду с сильным магнитным полем, выбрасывающую струю плазмы. Такое поведение неожиданно для объектов с подобными характеристиками и не было предсказано современной теорией. Группа, возглавляемая исследователями из Амстердамского университета, наблюдала за объектом под названием Swift J0243.6+6124. Астрономы заметили, что его поведение отклоняется от теоретических предсказаний: нейтронная звезда испускает так называемую релятивистскую струю, хотя ее мощное магнитное поле должно было предотвратить это. Работу с неожиданными выводами ученые опубликовали в журнале Nature, передает Naked Science. Как сказал один из соавторов исследования, нейтронные звезды — это трупы звезд. Наряду с черными дырами они представляют собой финальную стадию звездной эволюции. Интересно, что существование нейтронных звезд было предсказано теорией еще в 30-е годы, но первый такой объект обнаружили случайно в 1967-м. В сущности, нейтронные звезды — остатки взрыва сверхновых, они сверхплотные и быстровращающиеся. Магнитное поле у таких космических тел за счет высокой скорости вращения всегда очень мощное, в триллионы раз больше, чем у Солнца, но со временем ослабевает из-за замедления вращения.

Релятивистская струя, в свою очередь, появляется благодаря взаимодействию магнитного поля с аккреционным диском вокруг нейтронной звезды. Однако магнитное поле не должно быть слишком мощным, ведь оно бы отталкивало вещество от нейтронной звезды. По крайне мере, ученые полагали так раньше.

Сами по себе релятивистские струи, или джеты, — это струи плазмы, вырывающиеся из центра объектов. У нейтронных звезд, как правило, наблюдается два джета, направленных в противоположные стороны. Иногда нейтронные звезды обнаруживаются рядом со звездами и «перетягивают» с них вещество, а джеты, летящие через него на околосветовой скорости, создают взрывы, что выглядит впечатляюще. Кроме того, это позволяет идентифицировать не слишком мощные релятивистские струи.

Именно так удалось увидеть джет у Swift J0243.6+6124 (компонент двойной системы со звездой-донором). "Магнитное поле нейтронной звезды, которую мы изучали, примерно в 10 триллионов раз сильнее, чем у Солнца, так что мы впервые наблюдали джет, исходящий от нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем", — говорит один из авторов исследования. Открытие играет важную роль в понимании того, как формируются релятивистские струи, которые пока не так хорошо изучены.

Обнаружение галактик с активными ядрами

Ядра большинства галактик содержат сверхмассивные черные дыры, масса которых составляет миллионы или даже миллиарды солнечных масс. Материал в окрестностях таких черных дыр может накапливаться на торе из пыли и газа, окружающем черную дыру, и когда это происходит, ядро галактики начинает испускать мощное излучение во всех диапазонах спектра.Такие активные ядра галактик являются одними из наиболее зрелищных и интересных явлений в экстрагалактической астрономии, а кроме того, представляют собой большую научную загадку. Ученым до конца неизвестно, что является причиной интенсификации или угасания процессов аккреции, а также не выяснены до конца механизмы формирования излучения и джетов, включающих заряженные частицы, из этого падающего на черную дыру материала и влияние этих потоков материи и энергии на формирование звезд в родительской галактике. Поскольку активные ядра галактик имеют большое значение для эволюции галактик, ученые ищут эти объекты далеко в нашей Вселенной, на космологических расстояниях. Однако активные ядра галактик, расположенные на больших расстояниях от нас, часто бывают сокрыты от наблюдений слоем пыли, поэтому для их обнаружения астрономы используют инфракрасные телескопы.

В новом исследовании группа астрономов во главе с Мугдхой Полимерой (Mugdha Polimera) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, проанализировала архивные данные, собранные в рамках экстрагалактического обзора неба, проводившегося при помощи космического телескопа Spitzer («Спитцер») в течение 14 лет, в поисках активных ядер галактик. Ученые обнаружили почти одну тысячу переменных в ИК диапазоне источников, что составляет примерно один процент от числа зарегистрированных в ходе этого обзора неба источников. Согласно результатам анализа команды 8 процентов от числа этих переменных источников являются активными ядрами галактик, в то время как остальная их часть приходится на сверхновые или ложные данные, связанные с различными помехами. Ученые провели дальнейшие наблюдения этих объектов при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл») и обнаружили, что многие из объектов представляют собой галактики, испытавшие столкновения с другими галактиками.

Эти результаты свидетельствуют о высокой эффективности поисков активных ядер галактики при помощи телескопов, работающих в среднем ИК диапазоне, отмечают авторы работы.

Загадочному свечению в космосе нашли объяснение

Астрономы канадского Университета Макгилл объяснили послесвечение, оставшееся после слияния нейтронных звезд, сообщается в пресс-релизе на сайте Phys.org. По мнению ученых, сияние, долгое время продержавшееся после космической катастрофы, возникло из-за выбросов (джетов) плазмы. Как уточнили астрономы, обычно они наблюдают кратковременные вспышки гамма-излучения, которые возникают, когда плазменные струи вырываются с полюсов черной дыры или нейтронной звезды и сталкиваются с газом и пылью. Как только приток энергии прекращается, свечение в гамма-диапазоне прекращается. Однако наблюдение продолжительной вспышки после слияния нейтронных звезд, зарегистрированного 17 августа 2017 года на расстоянии 138 миллионов световых лет от Земли, показало, что механизм возникновения послесвечения должен быть сложнее.

Исследователи полагают, что столкновение нейтронных звезд вызвало выбросы плазмы. В межзвездной среде из-за джетов возникли ударные волны, которые нагрели газ и пыль, заставив межзвездную среду испускать излучение в рентгеновском и радиодиапазонах. При этом вокруг джетов образовался «кокон», который светится в течение многих месяцев.

Нейтронные звезды с мощными магнитными полями, вероятно, могут испускать джеты

Международная команда астрономов во главе с исследователями из Амстердамского университета, Нидерланды, считает, что нейтронные звезды, обладающие мощными магнитными полями, тем не менее, способны испускать так называемые «джеты». Начиная с 1980-х гг. считалось, что мощные магнитные поля предотвращают формирование этих плазменных потоков. Однако новые наблюдения, проведенные при помощи более современных телескопов, указывают на присутствие излучения, напоминающего по характеристикам излучение джета. Джеты представляют собой потоки плазмы, которые с высокой скоростью испускаются нейтронными звездами или черными дырами. Джеты известны астрономам уже в течение нескольких десятилетий, однако до сих пор никто никогда не наблюдал джетов, испускаемых нейтронными звездами, обладающими мощным магнитным полем. Наиболее популярным объяснением этого факта было то, что мощные магнитные поля затрудняют формирование джетов.

В 2013 г. исследователи во главе с Натали Дегенар (Nathalie Degenaar) из Амстердамского университета провели наблюдения нескольких нейтронных звезд при помощи современного радиотелескопа Very Large Array (VLA), расположенного на территории штата Нью-Мексико, США. 6 и 16 июня 2013 г. ученые наблюдали двойные системы Her X-1 и GX 1+4 в течение нескольких десятков минут. Каждая из систем включает нейтронную звезду с мощным магнитным полем и нормальную звезду-компаньона. Материал перетекает от нормальной звезды к нейтронной звезде. Эти радионаблюдения ставили целью выяснить, не испускает ли нейтронная звезда энергию в форме джетов.

Анализ этих данных (проведенный лишь в 2017 г.) показал, что обе нейтронные звезды испускают излучение в радиодиапазоне, и что это излучение носит признаки, характерные для излучения джетов. Однако утверждать наличие джетов в исследуемых системах пока рано, поскольку для однозначного установления этого факта требуются дополнительные наблюдения, отмечают исследователи. Данная работа, однако, позволяет исключить из рассмотрения ряд процессов, например звездный ветер, указывают авторы.