Ядро массивной звезды, взрывающейся как сверхновая, коллапсирует в нейтронную звезду. Эти объекты демонстрируют интригующее поведение, такое как быстрое вращение, лучи радиоизлучения и чрезвычайно сильные магнитные поля.
Когда массивная звезда взрывается как сверхновая , ее ядро коллапсирует в нейтронный шар размером с город, называемый нейтронной звездой . Эти чрезвычайно плотные звезды — одна чайная ложка нейтронной звезды весила бы миллиарды тонн при земной гравитации — демонстрируют одно из самых интригующих явлений во Вселенной: быстрое вращение, лучи радиоизлучения и чрезвычайно сильные магнитные поля.
Взрыв, охлаждение и повторный запуск
Иногда нейтронные звезды проявляют себя через взаимодействие с другими звездами. Когда нейтронная звезда собирает газ от своего компаньона, газ может воспламениться на горящей поверхности звезды, вызывая внезапную вспышку рентгеновского излучения . Как нейтронная звезда остывает после этого внезапного притока тепла и как это охлаждение отражается на кривой блеска звезды ? Хотя это может показаться простым вопросом, ответ зависит от нашего понимания условий внутри нейтронной звезды, а также от характеристик аккрецируемого газа.
В недавней публикации группа под руководством Акиры Дохи (土肥明; Университет Кюсю, Япония) исследовала вопрос охлаждения нейтронных звезд, используя общерелятивистские модели звездной эволюции. В частности, команда изучила эффекты охлаждения за счет испускания нейтрино — незаряженных, почти безмассовых частиц, которые почти не взаимодействуют с материей — что, как ожидается, ускорит скорость охлаждения. Авторы обнаружили, что охлаждающиеся нейтрино удлиняют время между вспышками, но делают их ярче на пике, хотя дополнительная физика, которая будет учитываться в будущем моделировании, может ослабить этот эффект.
Моделирование пульсарных искр
Рахул Басу (Университет Зелена-Гура, Польша) и его коллеги представили результаты моделирования условий очень близко к поверхности нейтронной звезды, испускающей лучи радиоизлучения. Радиоизлучающие нейтронные звезды называются пульсарами из-за того, как лучи проходят через наше поле зрения, генерируя то, что мы воспринимаем как импульсы излучения. Вблизи поверхности пульсара чрезвычайно высокие температуры и сильные магнитные и электрические поля объединяются, образуя узор из заряженных частиц, которые затем разгоняются до релятивистских скоростей.
Басу и его коллеги сосредоточились на явлении, называемом искрением, когда заряженные частицы перепрыгивают через промежуток между поверхностью пульсара на его полюсах и богатой плазмой магнитосферой. Моделирование ансамбля показало, что полюса пульсара плотно упакованы твердыми искрами, и что распределение этих искр медленно меняется со временем. Путем моделирования излучения, связанного с смоделированными искрами, команда показала, что смещающееся движение искр, по-видимому, отвечает за наблюдаемые периодические изменения фаз и амплитуд импульсов некоторых пульсаров.
Пульсары, изучающие гравитационные волны
Изучая большие группы пульсаров, астрономы надеются узнать что-то, казалось бы, не связанное с ними: гравитационные волны . Пульсары обеспечивают метод обнаружения гравитационных волн, используя безупречные хронометрические способности этих звезд - поскольку пульсации радиопульсаров настолько надежны, небольшое искажение пространства, вызванное проходящей гравитационной волной, должно повлиять на время прихода пульсарных импульсов.
Однако у этого метода есть сложность: пространственные и временные изменения в плазме межзвездной среды также могут влиять на время, необходимое для того, чтобы радиоимпульсы пульсара достигли Земли. Чтобы компенсировать влияние межзвездной среды, мы должны иметь возможность проводить точные наблюдения пульсаров во всем радиодиапазоне. В последней статье Шьям Шарма (Институт фундаментальных исследований Тата, Индия) и его коллеги протестировали методику синхронизации пульсаров с помощью радиотелескопа Giant Metrewave Radio Telescope.который очень чувствителен к низкочастотным радиоволнам. Шарма и его коллеги показали, что наблюдения с использованием широкой полосы частот дают результаты, сравнимые с типичными узкополосными наблюдениями, что указывает на то, что этот метод можно использовать для выделения эффектов межзвездной среды и более точного измерения времени импульсов пульсарных систем, открывая Новое окно в гравитационные волны.
Магнитные
всплески Некоторые нейтронные звезды, называемые магнетарами , имеют чрезвычайно сильные магнитные поля и часто демонстрируют рентгеновские вспышки. Хотя причина этих рентгеновских вспышек до сих пор неизвестна, некоторые исследователи предполагают, что они вызваны внезапным потоком магнитной энергии под корой магнетара, создающим горячую точку, которая постепенно остывает в течение дней или месяцев.
Чтобы понять, как инжекция тепла в оболочку магнетара может создавать спектральные особенности, наблюдаемые во вспышках рентгеновского излучения, Давиде Де Грандис (Университет Падуи, Италия) и соавтор статьи использовали трехмерную магнитотермическую модель формации и охлаждение горячих точек. Эта модель позволила команде впервые изучить влияние асимметричных горячих точек под корой магнетара. Команда смогла подтвердить, что эти горячие точки могут быть причиной вспышек, но нам придется подождать будущих исследований, чтобы полностью изучить эволюцию спектральных характеристик, генерируемых во время этих событий.
