Астрономы обнаружили возможные признаки крайне мощного магнитного поля рядом с нейтронной звездой в составе ультрамощного рентгеновского источника. Речь идет об объекте, светимость которого превышает теоретический предел Эддингтона — значение, при котором давление излучения должно препятствовать дальнейшему падению вещества на компактный объект. Если выводы подтвердятся, это поможет объяснить природу подобных систем и даст новый инструмент для изучения сверхплотного вещества внутри нейтронных звезд.
Ультрамощные рентгеновские источники, расположенные вне центров галактик, излучают настолько интенсивно, что их яркость превышает допустимую для нейтронной звезды по классическим расчетам. Долгое время считалось, что в таких системах скрываются черные дыры. Однако обнаружение рентгеновских пульсаций показало, что по крайней мере часть ULX связана с обычными по массе нейтронными звездами, на которые вещество падает в режиме сверхэддингтоновской аккреции.
Ключевой вопрос заключался в том, каким образом нейтронная звезда способна выдерживать столь мощный поток вещества. Одной из гипотез является наличие исключительно сильного магнитного поля, сопоставимого с полями магнетаров. До сих пор прямых спектральных свидетельств этого практически не было.
Исследуя источник NGC 4656 ULX-1 при помощи европейской рентгеновской обсерватории XMM-Newton, ученые обнаружили в спектре узкую линию поглощения. Подобные линии возникают, когда частицы в сильном магнитном поле начинают поглощать фотоны на строго определенной энергии. Это явление известно как циклотронный резонанс.
Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysics, обнаруженная линия сохраняет статистическую значимость на уровне примерно трех сигм при различных вариантах обработки данных. Это снижает вероятность того, что сигнал является артефактом наблюдений или особенностью приборов.
Исследователи рассмотрели альтернативное объяснение — поглощение сильно ионизированными атомами в быстром звездном ветре. Однако в этом случае в спектре должны были бы присутствовать дополнительные линии, которых не зафиксировано. Поэтому более вероятной интерпретацией названа циклотронная линия, связанная с протонами. Из-за большей массы протона соответствующая энергия линии оказывается в рентгеновском диапазоне всего в несколько килоэлектронвольт, что указывает на исключительно сильное магнитное поле.
Если интерпретация верна, то магнитное поле в области формирования линии соответствует значениям, характерным для магнетаров. При этом речь может идти не о глобальном дипольном поле звезды, а о сложной мультиполярной структуре, сосредоточенной у поверхности, что часто обсуждается применительно к системам ULX.
Авторы подчеркивают, что для окончательных выводов необходимы более глубокие наблюдения, в том числе с использованием будущих рентгеновских миссий. Тем не менее полученные данные уже поддерживают представление о том, что часть ультрамощных рентгеновских источников содержит нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями и может служить естественной лабораторией для изучения экстремальных физических процессов.
Читайте также: