Магнетар

Модель магнетара

Из пяти известных четыре SGR расположены в пределах нашей Галактики, ещё один — за её пределами.

Количество энергии, которое выбрасывается при обычной вспышке, длящейся несколько десятых долей секунды, сравнимо с количеством, которое Солнце излучает за целый год. Эти невероятные выбросы энергии могут быть вызваны «звездотрясениями» — процессами разрыва твёрдой поверхности (коры) нейтронной звезды и выброса из её недр мощных потоков протонов, которые захватываются магнитным полем и излучают в гамма- и рентгеновских областях электромагнитного спектра.

Для объяснения этих вспышек была предложена концепция магнетара — нейтронной звезды с чрезвычайно мощным магнитным полем. Если нейтронная звезда рождается, быстро вращаясь, то совместное влияние вращения и конвекции, которая играет важную роль в первые несколько секунд существования нейтронной звезды, может создать мощное магнитное поле в результате сложного процесса, известного как «активное динамо» (аналогично тому, как магнитное поле создаётся внутри Земли и Солнца). Теоретики были удивлены, что такое динамо, работая в горячей (~ 1010 K) сердцевине нейтронной звезды, может создавать магнитное поле с магнитной индукцией ~ 1015 Гс. После охлаждения (через несколько десятков секунд), конвекция и динамо прекращают своё действие.

Другим типом объектов, которые излучают мощное рентгеновское излучение во время периодических взрывов, являются так называемые аномальные рентгеновские пульсары — AXP (Anomalous X-ray Pulsars). SGR и AXP характеризуются более длинными периодами обращения (2-12 с), чем большинство обычных радиопульсаров. В настоящее время считается, что SGR и AXP представляют единый класс объектов (на 2015 год известно около 20 представителей этого класса).

Примечания

1. В современной русскоязычной литературе формы написания через «е» и через «и» конкурируют. В популярной литературе и новостных лентах преобладает калька с англ. magnetar — «магнетар», тогда как специалисты в последнее время склоняются к написанию «магнитар» (см., напр., Потехин А. Ю. Физика нейтронных звёзд // Успехи физических наук, т. 180, с. 1279—1304 (2010)). Аргументы в пользу такого написания приведены, например, в обзоре С. Б. Попова и М. Е. Прохорова (см. список литературы).
2. . Postnauka.ru (19 октября 2015). Дата обращения 27 сентября 2019.
3. . Популярная механика. Популярная механика (31 марта 2008). Дата обращения 27 сентября 2019.
4. В реальности вещество не может иметь такую плотность при недостаточно большой массе тела. Если из нейтронной звезды выделить часть размером с горошину и обособить его от всего остального её вещества, то оставшаяся масса не сможет удержать прежнюю плотность, и «горошина» станет взрывообразно расширяться.
5. Mark A. Garlick.  (англ.). www.space-art.co.uk. Дата обращения 17 декабря 2007.
6. Гинзбург В. Л. . elementy.ru. «Элементы большой науки» (21 марта 2005). Дата обращения 27 сентября 2019.
7. Robert C. Duncan.  (англ.). Home Page of Robert Duncan. Robert C. Duncan, University of Texas at Austin (1998). Дата обращения 4 августа 2009.
8. European Southern Observatory.  (англ.). www.spaceref.com (19 August 2010). Дата обращения 27 сентября 2019.
9. Алексей Понятов. Импульсивная (рус.) // Наука и жизнь. — 2018. — № 10. — С. 26—37.
10.  (англ.) (недоступная ссылка). NASA Science (29 May 2008). Дата обращения 29 мая 2008.
11. Руслан Зораб. . naked-science.ru. Naked Science (21 февраля 2018). Дата обращения 13 марта 2018.
12.  (англ.). . McGill Pulsar Group (Last modified: 2016-03-24). Дата обращения 17 декабря 2007.

Краткая справка

ООО «Самсон» зарегистрирована 11 июля 2016 г. регистратором Межрайонная инспекция Федеральной налоговой службы №15 по Санкт-Петербургу. Руководитель организации: генеральный директор Кашеваров Арсений Алексеевич. Юридический адрес ООО «Самсон» — 194355, город Санкт-Петербург, Суздальский проспект, дом 9 литер а, помещение 31-н.

Основным видом деятельности является «Деятельность вспомогательная прочая, связанная с перевозками», зарегистрировано 5 дополнительных видов деятельности. Организации ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «САМСОН» присвоены ИНН 4253967220, ОГРН 3549636140116, ОКПО 20283454.

Организация ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «САМСОН» ликвидирована 27 февраля 2020 г. Причина: Исключение из ЕГРЮЛ юридического лица в связи наличием в ЕГРЮЛ сведений о нем, в отношении которых внесена запись о недостоверности.

Описание

Магнетары являются малоизученным типом нейтронных звёзд по причине того, что немногие находятся достаточно близко к Земле. Магнетары в диаметре насчитывают около 20—30 км, однако массы большинства превышают массу Солнца. Магнетар настолько сжат, что горошина его материи весила бы более 100 миллионов тонн. Большинство из известных магнетаров вращаются очень быстро, как минимум несколько оборотов вокруг оси в секунду. Наблюдаются в гамма-излучении, близком к рентгеновскому, а радиоизлучение они не испускают. Жизненный цикл магнетара достаточно короток. Их сильные магнитные поля исчезают по прошествии примерно 10 тыс. лет, после чего их активность и излучение рентгеновских лучей прекращается. Согласно одному из предположений, в нашей Галактике за всё время её существования могло сформироваться до 30 миллионов магнетаров. Магнетары образуются из массивных звёзд с начальной массой около 40 М_☉.

Первая известная мощная вспышка с последующими пульсациями гамма-излучения была зафиксирована 5 марта 1979 года во время эксперимента «Конус», проводившегося на АМС «Венера-11» и «Венера-12» и считается первым наблюдением гамма-пульсара, связываемого ныне с магнетаром. Впоследствии такие выбросы фиксировались различными спутниками в и 2004 годах.

Последние изменения

27.02.2020

Статус организации изменен с «в процессе ликвидации» на «ликвидирована».

25.12.2019

Завершено исполнительное производство
№ 225640/19/78002-ИП от 02.08.2019

Завершено исполнительное производство
№ 174749/18/78002-ИП от 12.12.2018

Завершено исполнительное производство
№ 154812/18/78002-ИП от 21.11.2018

21.12.2019

Завершено исполнительное производство
№ 151301/18/78002-ИП от 12.11.2018

20.12.2019

Завершено исполнительное производство
№ 162853/18/78002-ИП от 26.11.2018

Завершено исполнительное производство
№ 42380/19/78002-ИП от 08.02.2019

06.11.2019

Статус организации изменен с «действующая» на «в процессе ликвидации».

Формирование магнетара

Когда в сверхновой звезда коллапсирует в нейтронную звезду, ее магнитное поле резко возрастает в силе. При уменьшении размера вдвое, магнитное поле увеличивается в 4 раза. Дункан и Томпсон вычислили, что когда вращение, температура и магнитное поле новообразованной нейтронной звезды попадают в правильные диапазоны, может действовать динамо-механизм. Он преобразует тепловую и вращательную энергию в магнитную энергию и увеличивает магнитное поле с 108 Тесла  до более чем 1011 Тесла (1015 гауссов). В результате получается магнетар. Считается, что примерно 1 из 10 взрывов сверхновых приводит к появлению магнетара.

Происхождение магнетара

В настоящее время установлено, магнетары являются разновидностями нейтронных звёзд, образованных в результате вспышек сверхновых. Только далеко не каждая нейтронная звезда является магнетаром. Всего лишь 10%.

Астрономы до сих пор не могут найти точного объяснения процесса превращения нейтронных звёзд в магнетары. Однако существует вероятная версия.

Как известно, нейтронные звёзды представляют собой сверхмассивные компактные звёзды, диаметром ~ 20 км. Одна чайная ложка весит больше горы Джомолунгма. Частота вращения может доходить до нескольких сотен оборотов в секунду.

Так вот, в нужный момент времени должно быть идеальное соотношение между частотой вращения нейтронной звездой, внутренней температурой, около 10 в 15 степени Кельвинов и скоростью движения нейтронного «супа» внутри звезды (подобие внешней жидкой части земного ядра, порождающее магнитное поле).

Тогда запустится механизм динамо, увеличивающий магнитный эффект в 1000 раз по сравнению с нейтронной звездой.

История открытия

5 марта 1979 года, через несколько месяцев после успешного попадания спутников в атмосферу Венеры, два беспилотных советских космических зонда Венера 11 и 12, были поражены взрывом гамма-излучения. Этот контакт повысил показания излучения на обоих зондах с обычных 100 отсчетов в секунду до более чем 200 000 отсчетов в секунду, всего за долю миллисекунды.

Гамма-всплеск и сверхновой звезды, питаемой магнетаром

Этот всплеск гамма-лучей быстро продолжал распространяться. 11 секунд спустя Гелиос-2, зонд НАСА, который находился на орбите вокруг Солнца, зафиксировал большой выброс радиации. Через несколько секунд Земля получила волну излучения, где мощный выброс гамма-лучей зафиксировали детекторы трех спутников МО США Vela, советского спутника Прогноз 7 и обсерватории Эйнштейна. Этот чрезвычайно мощный взрыв гамма-излучения представлял собой самую сильную волну внесолнечных гамма-лучей, когда-либо обнаруженную. Он был более чем в 100 раз интенсивнее, чем любой известный предыдущий внесолнечный взрыв. Поскольку гамма-лучи распространяются со скоростью света, источник излучения может быть вычислен с точностью около 2 угловых секунд. Направление источника соответствовало остаткам звезды, которая превратилась в сверхновую около 3000 г. до н. э. Она находилась в Большом Магеллановом Облаке и источник был назван SGR 0525-66. 

21 февраля 2008 года было обнаружена нейтронная звезда со свойствами радиопульсара, который испускал магнитные всплески, такие как магнетар. Это говорит о том, что магнетары не являются просто редким типом пульсара, но могут быть одной из фаз в жизни некоторых пульсаров. 24 сентября 2008 года было объявлено, что это был первый оптически активный магнетар. Вновь обнаруженный объект получил обозначение SWIFT J195509+261406. 1 сентября 2014 года опубликована новость о магнетаре, близком к остатку сверхновой Kesteven 79. Астрономы из Европы и Китая обнаружили этот магнетар, названный 3XMM J185246.6+003317. В 2013 году был обнаружен Магнетар PSR J1745-2900, который обращается вокруг черной дыры в системе Стрельца A. Этот объект является ценным инструментом для изучения ионизированной межзвездной среды по направлению к центру Галактики. В 2018 году результатом слияния двух нейтронных звезд был обнаружен гипермассивный Магнетар.

27 декабря 2004 года всплеск гамма-лучей от SGR 1806-20 прошел через Солнечную систему. Взрыв был настолько мощным, что он оказал воздействие на атмосферу Земли на расстоянии около 50 000 световых лет.

Опасность магнетара

После механизма динамо звезда превратится в самый мощный магнитный объект — магнетар. К примеру, Земля обладает своим магнитном полем, которое защищает всё живое от космических лучей. Внутри Земли величина магнитной индукции составляет 25 гауссов. На поверхности всего ничего — 0,5 гаусса.

Однако величина обычной нейтронной звезды уже 1 триллион гауссов. Но когда она становится магнетаром, то магнитная индукции увеличивается до 1 квадриллиона гаусса. Если человек оказался бы в нескольких тысячах км от магнетара, он бы разорвался на атомы от воздействия магнитного поля.

Магнетары опасны не только магнитными явлениями. Они также способны излучать смертельные рентгеновские и гамма-лучи. Несмотря на небольшой размер, диаметр 20 — 30 км, у них есть своя «земная» кора, толщиной 1 км.

Корка состоит из тяжёлых элементов, электронов и протонов. Однако иногда случаются микротрещины в магнетарной коре. В этот момент выбрасывается смертельное излучение. Выплеск энергии за 0,1 секунды сопоставим с выработанной энергией Солнца за 100 000 лет.

Если у Земли происходят землетрясения, то у магнетаров звездотрясения. В 2004 году Земли достиг всплеск смертельных гамма-лучей с магнетара SGR 1806-20, находящийся на расстоянии в 50 000 световых годах.

Если бы SGR 1806-20 находился в 10 световых годах, тогда бы разрушился весь озоновый слой Земли. Гибель на Земле была бы неизбежной. К счастью, ближайший магнетар расположен в 9000 световых годах в созвездии Киль. Его случайное звездотрясение может только вывести из строя космические аппараты и не более.

В настоящее время количество известных магнетаров не превышает 20.

Происхождение магнитных полей

Основная теория сильных полей магнетаров состоит в том, что она является результатом магнитогидродинамического динамо-процесса в турбулентной, чрезвычайно плотной проводящей жидкости, которая существует до того, как нейтронная звезда установится в свою равновесную конфигурацию. Эти поля затем сохраняются за счет постоянных токов в протон-сверхпроводящей фазе вещества, которая существует на промежуточной глубине внутри нейтронной звезды (где нейтроны преобладают по массе). Аналогичный магнитогидродинамический динамо-процесс создает еще более интенсивные переходные поля при коалесценции пар нейтронных звезд. Но другая теория состоит в том, что они просто являются результатом коллапса звезд с необычно высокими магнитными полями.