Вулкан на магнетаре?

В октябре 2020 года астрономы зафиксировали необычное явление. Магнитная нейтронная звезда SGR 1935+2154, удаленная от нас на 30 тысяч световых лет, неожиданно резко замедлила свое вращение. Спустя несколько дней она начала излучать радиоволны. Детали этих процессов в рентгене отследили европейский орбитальный космический телескоп XMM-Newton и телескоп NICER, установленный на МКС.

Магнетары — особый подкласс семейства изолированных нейтронных звезд, компактных объектов в десятки километров. Это плотные, как атомное ядро, останки мертвых звезд, сжавшихся под действием гравитации. Магнетары делают один оборот в несколько секунд и обладают самыми сильными магнитными полями во Вселенной. Рентгеновское излучение возникает в основном за счет уменьшения мощного магнитного поля этих звезд. Астрофизики интенсивно изучают их в рентгеновском, а иногда в радио- и гамма-диапазонах.

Именно по импульсам рентгена астрономы определяют скорости вращения. Периоды его обычно меняются медленно, снижение на оборот в секунду требует десятка тысяч лет. Бывает, что скорость вращения магнетаров резко увеличивается. Причина в том, что внешний магнитный слой звезды, кора, замедляется, а внутренний слой, ядро, — нет. Возникают напряжения между ядром и корой, вращательная энергия быстро передается от ядра к коре, о чем говорит возрастающая частота рентгеновского сигнала.

Но до сих пор непонятно обратное явление — почему резко замедляется вращение звезды и снижается ее угловой момент. Также не выяснена природа радиовсплесков магнетаров, напоминающих межгалактические, и причины радиоизлучения, длящегося годами. Правда, резкие замедления редки. Кроме обсуждаемого сейчас, их известно всего два.

Объяснения этих экзотических явлений недавно предложила группа астрофизиков Университета Райса во главе с профессором физики и астрономии Мэтью Бэрингом (Matthew Baring). Их работа только что опубликована в журнале Nature Astronomy. Астрофизики предполагают, что быстрому замедлению предшествовал разрыв поверхности звезды. Вероятно, он образовался вблизи ее магнитного полюса. Из него началось вулканическое извержение плазмы, которая в течение нескольких часов давала поток заряженных ионов. Этот ветер и замедлил вращение звезды, а также изменил геометрию магнитного поля вокруг нее.

В работе показано, как поток частиц мог изменить магнитные поля и привести к наблюдаемым уникальным явлениям. Это три быстрых радиовсплеска и следовавшее за ними пульсирующее радиоизлучение, длительностью в месяц. Их зафиксировал китайский радиотелескоп FAST. Профессор надеется в будущем развить свою вулканическую модель и объяснить с ее помощью детали явлений, наблюдаемых на звезде.