Використовуючи дані із супутника NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), астрономи помітили зірку, яка мала тверду поверхню без атмосфери.
Дослідження — міжнародне співробітництво під керівництвом UCL вчені повідомили про ознаки рентгенівського світла, випромінюваного сильно намагніченою мертвою зіркою під назвою a магнетари. Команда дослідила дані спостереження IXPE за магнітаром 4U 0142+61. Він розташований на відстані майже 13,000 XNUMX світлових років від Землі в сузір'ї Кассіопеї.
Це була перша поляризація Рентгенівське світло від магнетара спостерігалося.
Переглядаючи дані, команда виявила набагато нижчу частку поляризованого світла, ніж очікувалося, якби рентгенівські промені проходили через атмосферу. Команда також виявила, що для легких частинок з вищими енергіями кут поляризації, або «ворушіння», змінюється рівно на 90 градусів порівняно зі світлом з нижчою енергією, як передбачають теоретичні моделі для зірок із твердою корою, оточеною магнітосферами, які наповнюються електричним струмом.
Співавтор, професор Сільвія Зейн (UCL Mullard Space Science Laboratory), член наукової групи IXPE, сказала: «Це було абсолютно неочікувано. Я був переконаний, що буде атмосфера. Газ зірки досяг переломної точки і став твердим подібно до того, як вода може перетворитися на лід. Це результат неймовірно сильної зірки магнітне поле».
«Але, як і у випадку з водою, температура також є фактором — більш гарячий газ потребує більш сильного магнітного поля, щоб стати твердим».
«Наступним кроком є спостереження за більш гарячим нейтронні зірки з подібним магнітним полем, щоб дослідити, як взаємодія між температурою та магнітним полем впливає на властивості поверхню зірки».
Провідний автор доктор Роберто Таверна з Університету Падуї сказав: «Найбільш захоплююча особливість, яку ми могли спостерігати, — це зміна напрямку поляризації з енергією, коли кут поляризації коливається рівно на 90 градусів».
«Це узгоджується з тим, що передбачають теоретичні моделі, і підтверджує, що магнетари справді наділені надсильні магнітні поля».
Відповідно до квантової теорії, сильно намагнічене середовище спричиняє поляризацію світла у двох напрямках: паралельно магнітному полю та перпендикулярно йому. Величина та напрямок спостережуваної поляризації надають інформацію, яка інакше була б недоступна, залишаючи слід структури магнітного поля та фізичного стану матеріалів в області нейтронної зірки.
Очікується, що при високих енергіях домінують фотони, поляризовані перпендикулярно магнітному полю, що призведе до спостережуваного коливання поляризації на 90 градусів.
Професор Роберто Туролла з Університету Падуї, який також є почесним професором Лабораторії космічної науки UCL Mullard, сказав: «Поляризація при низьких енергіях говорить нам, що магнітне поле, ймовірно, настільки сильне, що перетворює атмосферу навколо зірки на твердий або рідкий стан, явище, відоме як магнітна конденсація».
«Вважається, що тверда кора зірки складається з решітки іонів, які утримуються разом магнітним полем. Атоми були б не сферичними, а витягнутими в напрямку магнітного поля».
«Досі залишається предметом дискусії про те, чи є у магнетарів та інших нейтронних зірок атмосфера. Однак нова стаття є першим спостереженням нейтронної зірки, де тверда кора є надійним поясненням».
Професор Джеремі Хейл з Університету Британської Колумбії (UBC) доданий: «Варто також відзначити, що включення ефектів квантової електродинаміки, як ми робили в нашому теоретичному моделюванні, дає результати, сумісні зі спостереженнями IXPE. Тим не менш, ми також досліджуємо альтернативні моделі для пояснення даних IXPE, для яких досі не вистачає належного чисельного моделювання».
Довідка з журналу:
- Роберто Таверна та ін. Поляризоване рентгенівське випромінювання від магнетара. наука 3 листопада 2022 р. DOI: 10.1126/science.add0080
