Hubble відстежує блукаючий магнетар невідомого походження

Дослідники, використовуючи космічний телескоп NASA «Габбл», виявили, що магнетар під назвою SGR 0501+4516 рухається нашою галактикою з невідомого місця походження. Дослідники стверджують, що цей магнетар-утікач є найімовірнішим кандидатом у нашій галактиці Чумацький Шлях на магнетар, який не утворився внаслідок вибуху наднової, як передбачалося спочатку. Він настільки дивний, що може навіть надати підказки до механізму подій, відомих як швидкі радіосплески.

«Магнетари – це нейтронні зорі, мертві залишки зір, що повністю складаються з нейтронів. Унікальними магнетари роблять їхні екстремальні магнітні поля», – сказала Ешлі Краймс, провідна авторка статті про відкриття, опублікованої 15 квітня в журналі Astronomy & Astrophysics. Краймс є науковим співробітником Європейського космічного агентства в Європейському центрі космічних досліджень і технологій у Нідерландах.

Магнетари мають суперсили, як у коміксних героїв. Магнетар має магнітне поле приблизно в трильйон разів потужніше за магнітосферу Землі. Якби магнетар пролетів повз Землю на половині відстані до Місяця, його інтенсивне поле знищило б усі кредитні картки на нашій планеті. Якби людина наблизилася до нього на 600 миль, магнетар став би променем смерті з наукової фантастики, розриваючи кожен атом у тілі.

Дивність магнетара була виявлена за допомогою чутливих інструментів «Габбла», а також точних орієнтирів від космічного апарату Gaia Європейського космічного агентства (ESA). Спочатку загадковий магнетар був виявлений у 2008 році, коли обсерваторія NASA «Свіфт» зафіксувала короткі, інтенсивні спалахи гамма-променів з околиць Чумацького Шляху. Джерело, яке виявилося одним із лише близько 30 відомих магнетарів у Чумацькому Шляху, отримало назву SGR 0501+4516.

Оскільки магнетари є нейтронними зорями, природним поясненням їхнього утворення є те, що вони народжуються внаслідок наднових, коли зоря вибухає і може сколапсувати до надщільної нейтронної зорі. Здавалося, що це стосується і SGR 0501+4516, який розташований близько до залишку наднової під назвою HB9. Відстань між магнетаром і центром залишку наднової на небі становить лише 80 кутових хвилин, або трохи ширше за ваш мізинець, якщо дивитися на нього на витягнутій руці.

Але десятирічне дослідження за допомогою «Габбла» поставило під сумнів місце народження магнетара. Після перших спостережень за допомогою наземних телескопів незабаром після відкриття SGR 0501+4516, дослідники використали надзвичайну чутливість і стабільне наведення «Габбла», щоб виявити слабке інфрачервоне світіння магнетара у 2010, 2012 та 2020 роках.

Кожне з цих зображень було вирівняно відносно опорної системи координат, визначеної спостереженнями космічного апарату Gaia, який створив надзвичайно точну тривимірну карту майже двох мільярдів зір у Чумацькому Шляху. Цей метод виявив ледь помітний рух магнетара, коли він перетинав небо.

«Весь цей рух, який ми вимірюємо, менший за один піксель зображення «Габбла», – сказав співавтор дослідження Джо Лайман з Університету Уоріка, Велика Британія. – Здатність надійно виконувати такі вимірювання справді є свідченням довгострокової стабільності «Габбла»».

Відстежуючи положення магнетара, команда змогла виміряти видимий рух об’єкта по небу. І швидкість, і напрямок руху SGR 0501+4516 показали, що магнетар не може бути пов’язаний із сусіднім залишком наднової. Простеження траєкторії магнетара на тисячі років у минуле показало, що не було жодних інших залишків наднових або масивних зоряних скупчень, з якими він міг би бути пов’язаний.

Якщо SGR 0501+4516 не народився внаслідок вибуху наднової, магнетар має бути або старшим за його оцінений вік у 20 000 років, або він міг утворитися іншим способом. Магнетари також можуть утворюватися внаслідок злиття двох нейтронних зір меншої маси або внаслідок процесу, який називається акреційно-індукованим колапсом.

Акреційно-індукований колапс вимагає наявності подвійної зоряної системи, що містить білого карлика: ядро мертвої зорі, схожої на Сонце. Якщо білий карлик притягує газ від свого компаньйона, він може стати занадто масивним, щоб підтримувати себе, що призводить до вибуху – або, можливо, до утворення магнетара.

«Зазвичай цей сценарій призводить до запалення ядерних реакцій і вибуху білого карлика, після чого нічого не залишається. Але існує теорія, що за певних умов білий карлик може замість цього сколапсувати в нейтронну зорю. Ми вважаємо, що саме так народився SGR 0501», – додав Ендрю Леван з Університету Радбауд у Нідерландах та Університету Уоріка у Великій Британії.

Дізнавайтеся про останні наукові, технологічні та космічні новини від понад 100 000 підписників, які довіряють Phys.org щоденні інсайти. Підпишіться на нашу безкоштовну розсилку та отримуйте оновлення про прориви, інновації та важливі дослідження – щодня або щотижня.

Розуміння швидких радіосплесків

SGR 0501+4516 наразі є найкращим кандидатом на магнетар у нашій галактиці, який міг утворитися внаслідок злиття або акреційно-індукованого колапсу. Магнетари, що утворюються внаслідок акреційно-індукованого колапсу, можуть запропонувати пояснення деяких загадкових швидких радіосплесків, які є короткими, але потужними спалахами радіохвиль. Зокрема, цей сценарій може пояснити походження швидких радіосплесків, що виникають у зоряних популяціях, занадто старих для того, щоб нещодавно народити зорі, достатньо масивні для вибуху надновими.

«Швидкість народження та сценарії утворення магнетарів є одними з найактуальніших питань в астрофізиці високих енергій, з наслідками для багатьох найпотужніших перехідних подій у Всесвіті, таких як гамма-спалахи, наднові надсвітності та швидкі радіосплески», – сказала Нанда Реа з Інституту космічних наук у Барселоні, Іспанія.

Дослідницька група запланувала подальші спостереження «Габбла» для вивчення походження інших магнетарів у Чумацькому Шляху, що допоможе зрозуміти, як утворюються ці екстремальні магнітні об’єкти.