Используя данные спутника НАСА Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), астрономы обнаружили звезду с твердой поверхностью без атмосферы.
Исследование - международное сотрудничество под руководством UCL Ученые сообщили о сигнатуре в рентгеновском свете, испускаемом сильно намагниченной мертвой звездой, называемой магнетаром. Команда изучила наблюдения IXPE за магнитаром 4U 0142+61. Он расположен почти в 13,000 XNUMX световых лет от Земли в созвездии Кассиопеи.
Это была первая поляризация Рентгеновский свет от магнитара было замечено.
Просматривая данные, команда определила гораздо меньшую долю поляризованного света, чем ожидалось, если бы рентгеновские лучи проходили через атмосферу. Команда также обнаружила, что для легких частиц с более высокими энергиями угол поляризации или «покачивание» переворачивается ровно на 90 градусов по сравнению со светом с более низкими энергиями, как и предсказывали теоретические модели для звезд с твердой корой, окруженной магнитосферой. наполнены электрическими токами.
Соавтор профессор Сильвия Зейн (UCL Mullard Space Science Laboratory), член научной группы IXPE, сказала: «Это было совершенно неожиданно. Я был уверен, что там будет атмосфера. Газ звезды достиг критической точки и затвердел так же, как вода может превратиться в лед. Это результат невероятной силы звезды. магнитное поле".
«Но, как и в случае с водой, температура также является фактором — более горячий газ потребует более сильного магнитного поля, чтобы стать твердым».
«Следующим шагом является наблюдение более горячих нейтронные звезды с аналогичным магнитным полем, чтобы исследовать, как взаимодействие между температурой и магнитным полем влияет на свойства поверхность звезды".
Ведущий автор доктор Роберто Таверна из Университета Падуи сказал: «Самая захватывающая особенность, которую мы могли наблюдать, — это изменение направления поляризации с энергией, при этом угол поляризации колеблется ровно на 90 градусов».
«Это согласуется с тем, что предсказывают теоретические модели, и подтверждает, что магнетары действительно наделены сверхсильные магнитные поля".
Согласно квантовой теории, сильно намагниченная среда вызывает поляризацию света в двух направлениях: параллельно магнитному полю и перпендикулярно ему. Величина и направление наблюдаемой поляризации предоставляют информацию, которая иначе была бы недоступна, оставляя следы структуры магнитного поля и физического состояния материалы в районе нейтронной звезды.
Ожидается, что при высоких энергиях преобладают фотоны, поляризованные перпендикулярно магнитному полю, что приводит к наблюдаемому 90-градусному колебанию поляризации.
Профессор Роберто Туролла из Университета Падуи, который также является почетным профессором Лаборатории космических исследований UCL Mullard, сказал: «Поляризация при низких энергиях говорит нам о том, что магнитное поле, вероятно, настолько сильное, что превращает атмосферу вокруг звезды в твердое или жидкое состояние, явление, известное как магнитная конденсация».
«Считается, что твердая кора звезды состоит из решетки ионов, удерживаемых магнитным полем. Атомы были бы не сферическими, а вытянутыми в направлении магнитного поля».
«До сих пор ведутся споры о том, есть ли у магнетаров и других нейтронных звезд атмосферы. Тем не менее, новая статья является первым наблюдением нейтронной звезды, где твердая кора является надежным объяснением».
Профессор Джереми Хейл из Университета Британской Колумбии (UBC) добавленный: «Стоит также отметить, что включение эффектов квантовой электродинамики, как мы сделали в нашем теоретическом моделировании, дает результаты, совместимые с наблюдением IXPE. Тем не менее, мы также изучаем альтернативные модели для объяснения данных IXPE, для которых до сих пор отсутствует надлежащее численное моделирование».
Справочник журнала:
- Роберто Таверна и др. Поляризованные рентгеновские лучи от магнитара. Наука 3 ноября 2022 г. DOI: 10.1126/наука.add0080
