Сотрудники Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН (Санкт-Петербург) впервые обнаружили наблюдательные свидетельства присутствия сильного магнитного поля в аккреционном потоке, применив сценарий магнитной аккреции, разработанный ранее в отношении черных дыр, к нейтронным звездам. Об этом во время визита в ФИАН рассказал заведующий сектором эволюции звезд ГАО РАН доктор физико-математических наук Назар Ихсанов.
В 1971 году советский физик В.Ф. Шварцман впервые показал, что присутствие сильного магнитного поля в веществе, захватываемом черной дырой, может существенно изменить весь процесс аккреции в целом. Собственное магнитное поле потока, при определенных условиях, оказывается способным остановить процесс падения вещества на значительном расстоянии от черной дыры, которое именуется радиусом Шварцмана. Развивая эту идею, другие советские ученые, Г.С. Бисноватый-Коган и А.А. Рузмайкин, в 1974 году пришли к выводу, что влияние сильного поля аккреционного потока приводит к образованию вокруг черной дыры магнитной пластины, напоминающей аккреционный диск, но практически не вращающейся. Последовавшие за этим многочисленные попытки найти наблюдательные подтверждения такого сценария неизменно оказывались тщетными в силу технических трудностей проверки предсказаний модели магнитной аккреции на черные дыры. Положение, однако, радикально изменилось, когда сотрудниками Пулковской обсерватории впервые в мировой практике была предпринята попытка моделирования магнитной аккреции на нейтронные звезды, которые, находясь в составе массивных двойных систем, проявляют себя как рентгеновские пульсары. Многие вопросы относительно природы этих «хорошо изученных» систем до настоящего времени остаются не отвеченными.
«На рассмотрение вопроса о возможности магнитной аккреции в рентгеновских пульсарах нас натолкнул исключительно высокий темп торможения вращения нейтронной звезды, эпизодически наблюдаемый в системе GX 301-2. Объяснить этот феномен в рамках стандартных моделей - сферической или дисковой аккреции - можно лишь предположив, что магнитное поле звезды превосходит 200 Гигагаусс. Однако величина магнитного поля, оцененная из наблюдений циклотронной линии в рентгеновском спектре этого объекта, оказывается в 100 раз меньше», - рассказывает сотрудник Пулковской астрономической обсерватории РАН Назар Ихсанов.
В 2011 году был обнаружен еще один объект со схожим поведением – астрономы обнаружили "заторможенные" останки сверхновой - рентгеновский пульсар SXP 1062, расположенный в оставшемся от взрыва плазменном облаке. При относительно юном возрасте (всего 20 тыс. лет) эта нейтронная звезда вращается с удивительно долгим периодом (1062 секунды), который эпизодически увеличивается с высоким темпом. Объяснить происхождение и поведение такого объекта в рамках стандартной модели оказывается затруднительным. Но на помощь приходит сценарий магнитной аккреции, в рамках которого появление такого пульсара оказывается скорее закономерным.
«Магнитная аккреция в рентгеновских пульсарах реализуется в том случае, если радиус Шварцмана превосходит канонический Альвеновский радиус нейтронной звезды. В противном случае, процесс падения вещества описывается стандартной моделью квазисферической или дисковой аккреции. Взяв это за основу, мы обнаружили, что темп торможения нейтронных звезд, находящихся в условиях магнитной аккреции, действительно должен быть существенно выше темпа торможения звезд, аккрецирующих вещество без магнитного поля», - объясняет Ихсанов.
Условно говоря, это происходит потому, что влияние магнитного поля аккреционного потока приводит к изменению не только его структуры, но и механизма взаимодействия падающего вещества с магнитным полем самой звезды. Вещество на внутреннем радиусе магнитной пластины накапливается до тех пор, пока его отток из пластины в магнитосферу вследствие диффузии и перезамыканий силовых линий магнитного поля, не сравняется с притоком газа, захватываемым звездой из своего окружения. Это приводит к большим плотностям плазмы на границе магнитосферы и значительному увеличению темпа торможения вращения нейтронной звезды.
Полученные выводы могут быть проверены путем измерения магнитного поля массивных компаньонов нейтронных звезд и изучения свойств аккреционного канала у поверхности нейтронной звезды методами рентгеновской спектроскопии.
С. Чуваева, АНИ "ФИАН-Информ"
04.12.2012
