"Интеграл" сумел заинтриговать астрофизиков

C помощью европейской космической гамма-обсерватории "Интеграл" (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory = INTEGRAL), запущенной 17 октября 2002 года с космодрома Байконур посредством российского ракетоносителя "Протон", астрономам удалось обнаружить самую быстровращающуюся нейтронную звезду из всех, известных на настоящий момент. Этот компактный остаток давнего звездного взрыва (размером порядка десятка километров и массой, сравнимой с массой Солнца) за одну секунду успевает обернуться вокруг своей оси 1122 раза (т.е. частота его вращения составляет 1122 +/-0,3 Гц). Если данное открытие будет подтверждено, то оно окажет самое серьезное влияние на современные теории нейтронных звезд.

Объект, исследованный "Интегралом", обладает переменной активностью (это рентгеновский транзиент - X-ray transient) и в звездных каталогах фигурирует под обозначением XTE J1739-285. 19 октября 1999 года (в то время, когда протекала одна из его активных фаз) XTE J1739-285 был выявлен американским спутником Rossi (Rossi X-Ray Timing Explorer - RXTE), а в августе 2005 года (в то время, когда "Интеграл" приступал к изучению окрестностей центральной выпуклости нашей Галактики - так называемого "балджа"), этот источник начал в очередной раз возвращаться к жизни... Приблизительно месяц спустя "Интеграл" зафиксировал первые короткие рентгеновские импульсы от этого объекта (с помощью инструмента JEM-X).

Эрик Куулкерс (Erik Kuulkers) из Научного центра "Интеграла" Европейского космического агентства (ESA Integral Science Operations Centre - ISOC) в Испании, ведущий программы исследования галактического "балджа", по электронной почте связался с Филипом Кааретом (Philip Kaaret) из американского Университета Айовы (University of Iowa), а Каарет в свою очередь добился того, чтобы спутник RXTE провел повторные наблюдения XTE J1739-285 между 31 октября и 16 ноября. Объединенные данные от двух спутников позволили отследить приблизительно двадцать вспышек в сентябре-ноябре 2005 года.

Всем известные радиопульсары (нейтронные звезды, излучающие регулярные импульсы в радиодиапазоне) - это как правило одиночные объекты, а вот их родственники - рентгеновские пульсары и барстеры (т.е. вспыхивающие рентгеновские источники, к которым, вероятно, и нужно отнести описываемый объект) - одиночества "не любят". Нейтронная звезда, входящая в состав звездной системы, содержащей еще какую-нибудь "нормальную" звезду, способна вытягивать газ из своей компаньонки (в тесной двойной системе перетекание вещества с одного компонента к другому происходит в том случае, если верхние слои более "рыхлой" звезды попадают в так называемую полость Роша и оказываются во власти более компактного гравитирующего объекта). Обрушиваясь на поверхность коллапсара, этот материал там накапливается, и когда толщина подобного слоя достигает 5-10 метров, происходит термоядерный взрыв (то есть начинается спонтанный синтез гелия из водорода, совсем как в недрах обычных звезд). Этот катаклизм, длящийся от нескольких секунд до нескольких минут, согласно современным теориям, приводит к появлению наблюдаемых с Земли рентгеновских вспышек на барстере.

В отличие от барстеров пульсары (как радиопульсары, так и рентгеновские) обладают очень сильными магнитными полями, которые обеспечивают их стабильную (а не эпизодическую) работоспособность (к тому же партнер нейтронной звезды в барстере значительно мельче и старее). Впрочем, наблюдения колебаний интенсивности вспышек, как видим, способны отразить скорость вращения и этой "мертвой звезды". И вот в ходе самого мощного взрыва, наблюдавшегося RXTE 4 ноября, удалось не только получить верхний предел на разделяющее нас расстояние (это приблизительно 10,6 килопарсека), но и различить искомые вариации, почти в два раза перекрывшие по своим характеристикам самые быстрые нейтронные звезды, которые были известны ученым ранее (как правило, частоты колебаний не превосходят 270-619 Гц; год назад было объявлено об открытии пульсара PSR J1748-2446ad, скорость вращения которого составила 716 оборотов в секунду, а до этого рекорд удерживал самый первый из миллисекундных пульсаров PSR B1937+21 с его 642 оборотами в секунду (обнаружен еще в 1982 году) - ср. со скоростью вращения Солнца, которое совершает один полный оборот за 27 суток). В свое время анализ такой статистики подвиг некоторых астрономов высказывать предположения, согласно которым скорость вращения нейтронной звезды имеет свое естественное ограничение - например, в районе 760 Гц (слишком быстро вращающие нейтронные звезды должны испускать слишком интенсивные потоки гравитационных волн и таким образом быстро терять накопленную кинетическую энергию). Если же новые данные получат подтверждение, то об этом пределе можно будет забыть или, по крайней мере, серьезно его отодвинуть (соответствующая статья будет издана в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal Letters - ApJ) 10 марта 2007 года, но уже теперь доступен препринт на arXiv.org).

Конечно, все это не означает, что нейтронные звезды могут вращаться с любой скоростью, какая им заблагорассудится. У скорости вращения есть другой естественный предел: при росте числа оборотов в секунду даже компактный объект рано или поздно не сможет удерживать вещество на своей поверхности - его попросту разорвет на части центробежной силой. Точное значение предельной скорости в этом случае зависит от внутреннего строения нейтронной звезды и характеристик экзотического вещества, которые наукой пока еще до конца не изучены (предположительная граница в случае типичного пульсара лежит в районе трех килогерц).

"Наше возможное открытие 1122-герцового объекта накладывает самые серьезные ограничения на модели нейтронных звезд. И если мы найдем другие звезды, которые не укладываются в прежний диапазон, то это, конечно, позволит исключить часть моделей, описывающих внутреннюю структуру этих объектов", - говорит Куулкерс (впрочем, остается еще пока и небольшой шанс на то, что выявленные колебания оказались случайно наложившимся результатом каких-то внутренних процессов).

Специалист по нейтронным звездам Джин Суонк (Jean Swank) из американского Центра космических полетов имени Годдарда (NASA's Goddard Space Flight Center, штат Мэриленд) согласна с интерпретацией данных, описанной в вышеупомянутой статье, а Фридолин Вебер (Fridolin Weber) из Университета Сан-Диего (San Diego State University, штат Калифорния) в интервью New Scientist высказал еще одно необычное предположение, позволяющее в принципе обойти предел для быстровращающихся нейтронных звезд. Он считает, что данный конкретный объект мог бы состоять из какой-нибудь экзотичной материи, позволившей сформировать еще более компактное тело, обладающее еще большей силой тяжести вблизи своей поверхности. Такой квазизвездный объект в отличие от "обычной" нейтронной звезды будет состоять уже не из нуклонов, а из "более плотных" гиперонов* или бозонов (плотность "упаковки" такой материи на порядок выше, чем плотность атомного ядра), а то и из кварков (то есть частиц, составляющих нейтроны и протоны). В обычных условиях (и в обычном веществе) кварки никогда не встречаются в свободном состоянии, всегда в группах по 2-3 частицы, однако чудовищная гравитация мертвого коллапсара в принципе может "раздавить" даже "элементарные" частицы (происходит деконфайнмент - высвобождение кварков), переведя материю в "странное" состояние (strange matter). Впрочем, возможность существования кварковых звезд и кваркового вещества до сих пор остается под вопросом.

+ Все новости от “Грани.ру”
+ Все новости за 25 февраля 2007 года
+ Все новости за 8 неделю 2007 года
+ Все новости за февраль 2007 года
+ Все новости за 2007 год
+ Все новости сходной тематики

Ключевые слова: нейтронная звезда, пульсар, ИНТЕГРАЛ, радиопульсар

Комментариев пока нет • Просмотров: 7201 • Индекс новости: 1.11 •