14,6 тыс подписчиков
Российский астроном смог объяснить странные свойства радиопульсара PSR J0901-4046, который был обнаружен в галактике-спутнике Млечного Пути Малом Магеллановом Облаке южноафриканской радиообсерваторией MeerKAT в 2020 году. Период вращения PSR J0901-4046 составляет почти 76 секунд, он генерирует семь различных типов радиоимпульсов и доказывает своим существованием факт наличия сверхдолгопериодических нейтронных звёзд, излучающих в радиодиапазоне.
Радиопульсары — вращающиеся нейтронные звёзды, которые порождают узконаправленные пучки когерентного радиоизлучения, генерируемые высокоэнергетическими частицами в областях выше магнитных полюсов. На Землю это излучение приходит в виде периодически повторяющихся всплесков (импульсов). Периоды вращения подобных объектов могут составлять от нескольких миллисекунд до десятков секунд, они делятся на различные классы (к примеру, магнитары, вращающиеся радиотранзиенты, миллисекундные пульсары) в зависимости от их наблюдаемых свойств. Считается, что чем старше пульсар, тем медленнее он вращается и тем больше будет падать эффективность процессов генерации радиоизлучения, кроме того, сделать пульсар радиотихим могут мощные магнитные поля. Именно это и смущает в PSR J0901-4046, так как его мощное магнитное поле и частота излучения кажутся несовместимыми друг с другом. Долгое время не было понятно, как такой медленновращающийся и намагниченный объект может быть активным в радиодиапазоне, так как у классических пульсаров радиоизлучение возникает из-за потерь энергии вращения, а механизм образования электронно-позитронных пар гамма-квантами в магнитосферах пульсаров, который тоже ответственен за генерацию радиоизлучения, способен подавляться сильными магнитными полями из-за явления расщепления фотонов на кванты с меньшими энергиями и прекращения образования вторичных пар электронов и позитронов.
Денис Собянин из Физического института имени Лебедева Российской академии наук опубликовал возможное объяснение радиоизлучения от PSR J0901-4046. Он предложил отказаться от модели магнитодипольного излучения и использовать только модель преобразования энергии при размножении плазмы над полярной шапкой сильно замагниченной нейтронной звезды.
В случае PSR J0901-4046, в предположении, что он имеет дипольное магнитное поле, полярная шапка пульсара должна быть очень узкой, с радиусом около 17 метров (при типичном радиусе нейтронной звезды в 10 километров), а магнитосфера пульсара, в которой скапливается электрон-позитронная плазма, которая экранирует магнитодипольное излучение, будет очень крупной. При этом напряжённость магнитного поля вблизи поверхности нейтронной звезды должна составлять не менее 2,7×10^16 гауссов (на полюсах — 3,2×10^16 гауссов), что делает PSR J0901-4046 радиопульсаром с самым сильным магнитным полем из известных. Явление расщепления фотонов в таких полях, несомненно, происходит, но не должно подавлять генерацию плазмы полностью.
Возникает вопрос — если PSR J0901-4046 не тормозит свое вращение из-за потери энергии на магнитодипольное излучение, то как он замедляется? Это можно объяснить, если рассматривать звезду как электродинамическую систему, в которой сквозь полярную шапку протекает электрический ток силой 56 мегаампер. В этом случае энергия вращения пульсара полностью расходуется на ускорение заряженных частиц над полярной шапкой.
Изображение иллюстративное.
2 минуты
23 апреля 2023
123 читали