Всем нам дорог образ, сыгранный Энтони Хопкинсом, а именно доктор Лектер. И все помнят, как он сидит, весь связанный, запеленатый в маске. Но Хопкинс, будучи хорошим актером, глазами показывает нам, что внутри сидит самый настоящий маньяк. Нейтронные звезды рождаются в результате взрыва сверхновой, ядро звезды коллапсирует, внешние части разлетаются. Но, естественно, не вся внешняя оболочка может улететь, как мы говорим, на бесконечность. Часть вещества может упасть обратно. Если вещества упадет много, то нейтронную звезду так завалит, что она сколлапсирует в черную дыру. Это один из механизмов образования черных дыр.

Но вещества может упасть чуть-чуть, и тогда произойдет довольно интересная вещь. Родилась нейтронная звезда, быстровращающийся замагниченный объект, торчит это магнитное поле. Потом должен появиться радиопульсар, или магнитар, или еще что-то. Но падающее вещество — это плазма. Плазма очень хорошо проводит электричество. И получается, что мы магнитное поле окутываем слоем почти идеального проводника. Идеальный проводник, вообще хороший проводник, имеет хорошо известное свойство — экранирует магнитное поле. Магнитное поле порождает токи, которые текут в этом проводнике. Эти токи порождают магнитное поле, компенсирующее то поле, которое укрыла оболочка. И в итоге снаружи мы поле не видим. Таким образом, новорожденная нейтронная звезда за несколько часов может получить оболочку с массой несколько тысячных массы Солнца (это, в общем-то, ерунда для нейтронной звезды, которая сама весит в 1,5 раза больше Солнца). И эта оболочка частично или почти полностью больше чем на 99% закроет магнитное поле. Но поле, как мы помним, порождается токами.

В коре нейтронной звезды, а может быть и в ее ядре, текут мощные электрические токи, которые создают поле. Поле мы закрыли, укрыли, но токи продолжают течь. И соответственно, под этой оболочкой есть поле. Если нейтронная звезда должна была стать магнитаром, то под оболочкой спрятано очень мощное поле и мощные токи текут в коре. То есть, действительно, такой буйный больной в смирительной рубашке. Если мы ее снимем, появится объект, который может вспыхивать ярче, чем целая галактика, убивая жизнь на планетах в сотнях световых лет вокруг себя. Но пока всё это закрыто.

Рекомендуем по этой теме:
10732
Эволюция нейтронных звезд

Эти идеи появились относительно недавно, в самом конце XX века. Сам термин «спрятанные магнитары» появился в 1999 году. Но первые надежные кандидаты появились позже. Потому что как мы можем узнать, что под оболочкой скрыт такой удивительный объект? Снова, как в случае с доктором Лектером, нам нужно хотя бы видеть эти безумные глаза сквозь щели маски. И именно такое люди смогли увидеть.

Мы наблюдаем объекты, которые называют «центральные компактные объекты в остатках сверхновых». Остаток сверхновой — оболочка, сброшенная звездой, которая распространялась сквозь межзвездную среду, нагребла вещества, появилась такая большая красивая оболочка. А в центре или почти в центре сидит нейтронная звезда. Мы действительно видим всего лишь десятикилометровый шарик, нагретый до температуры в несколько миллионов градусов. Это крайне спокойный объект, который просто горячий. Некоторые из них имеют неоднородное распределение температуры по поверхности. Там, где горячее, излучение больше. Нейтронная звезда крутится. Соответственно, поворачивается к нам то светлой частью, потому мы видим большее излучение, то темной частью — видим меньшее. Получается рентгеновский пульсар. Связано это, как обычно, с вращением нейтронной звезды. Но нет никакой аккреции, и, по всей видимости, в ней важно внешнее магнитное поле.

Один из таких источников имеет очень большую долю пульсирующего излучения. Это говорит о том, что на его поверхности есть очень горячее пятно, а вся остальная поверхность холодная. В случае нейтронной звезды это очень непросто сделать, поскольку кора нейтронной звезды, ее внешняя часть — это, грубо говоря, кусок железа, немного усложненный за счет высокой плотности. Сделать на куске железа очень маленькое горячее пятно трудно. Представьте, вы возьмете топор и начнете какую-то его часть в серединке нагревать. Тепло очень быстро будет распространяться по всей железяке, и яркого пятна не получится. Вам нужно удерживать тепло. Удерживать тепло в коре нейтронной звезды можно магнитным полем, потому что тепло в коре нейтронной звезды переносится в основном электронами. Они быстро двигаются. А как все мы хорошо знаем, заряженные частицы легче двигаются вдоль магнитного поля, и хотя бы на картинке все видели замечательное явление, иллюстрирующее это, — полярное сияние. Заряженные частицы, попав в магнитосферу Земли, двигаются вдоль поля. Если бы они переносили много тепла, то на магнитных полюсах было бы гораздо теплее, там бы цвели пальмы и благоухали кактусы.

Рекомендуем по этой теме:
15307
FAQ: Недра нейтронных звезд

Но реальность не такова. Важно, что в коре нейтронной звезды электроны, переносящие тепло, двигаются вдоль магнитных силовых линий. И вы можете запереть тепло сильным магнитным полем. Можно посчитать, какое поле нужно для того, чтобы объяснить конкретный источник с очень большой долей пульсирующего излучения. И оказывается, что нужно магнитарное поле. То есть несколько лет назад, уже в XXI веке, удалось показать, что одна из нейтронных звезд является таким спеленутым магнитаром. У нас есть прямые и довольно надежные свидетельства в пользу того, что в коре текут очень мощные токи, есть очень мощное поле. Но снаружи звезда выглядит как объект с очень маленьким полем и очень спокойным поведением. Только что есть на поверхности одно или, может быть, два горячих пятна.

Магнитары составляют заметную, но не очень большую долю среди нейтронных звезд. Считается, что среди новорожденных нейтронных звезд до 10% могут быть магнитарами. Таким образом, мы не ожидаем увидеть много спеленутых магнитаров. У нас есть всего лишь около десятка этих центральных компактных источников в остатках сверхновых. Тем не менее имеет смысл посмотреть на весь этот десяток и на то, нет ли среди них еще таких спрятанных магнитаров.

Среди центральных компактных объектов в остатках сверхновых есть один очень необычный. Он отличается тем, что его излучение переменно на большом масштабе времени, и переменно довольно сильно — больше чем в 10 раз. Опять-таки это то, чего мы не ожидаем от куска железа. Все остальные центральные компактные объекты ведут себя довольно спокойно. Мы наблюдаем их десятки лет. И их светимость сильно не меняется. Максимум у них могут быть эти пульсации, связанные с вращением нейтронной звезды.

В данном случае речь идет об источнике, который меняет свою светимость больше чем в 10 раз и делает это нерегулярным образом. По крайней мере, какой-то четкой периодичности не видно. И мы написали работу, в которой показали, что всё можно очень здорово объяснить, если предположить, что это снова спрятанный магнитар. Мы знаем, что обычные магнитары проявляют довольно бурную активность. Связано это с выделением энергии их магнитных полей, с выделением энергии их токов. Идут процессы в магнитосфере магнитара. Она может закручиваться, в конце концов произойдет пересоединение силовых линий и вспышка, чем-то похожая на вспышку на Солнце, но только в миллиарды или сотни миллиардов раз более мощная. Кроме того, идут процессы в коре нейтронной звезды. Магнитные поля настолько сильные, что они вносят большой вклад в давление. Если у нас поле уменьшается просто потому, что ток уменьшается из-за сопротивления вещества в коре нейтронной звезды, уменьшается давление, в конце концов кора может треснуть. Это необычное растрескивание. Потому что есть магнитное поле, есть высокая плотность. Но, как бы то ни было, происходит такой медленный разлом коры, и снова может выделяться много энергии.

Мы видим, что магнитары не только вспыхивают, но и на какое-то время становятся более горячими. На них возникают горячие пятна, и это некий наблюдательный факт. Спрятанные магнитары — это очень хорошие объекты, потому что у них нет внешнего большого поля и вся их активность определяется только процессами в коре. Это очень важно для исследований, поскольку в любой обычной науке мы пытаемся разделить разные эффекты. Но в астрофизике мы не можем прямо экспериментировать с теми источниками, которые видим. К счастью, иногда природа подбрасывает нам удачные примеры, и спрятанный магнитар — это, как мы думаем, объект, у которого кора как у обычного магнитара, магнитосфера практически отсутствует. Это очень здорово. И источник, о котором идет речь, имеет переменность, характерную для магнитаров.

Мы провели расчеты, и Александр Кауров показал, что если мы впрыснем в кору столько энергии, сколько обычно впрыскивается в магнитаре, и посмотрим, что будет происходить, то как раз светимость возрастет в 10 с лишним раз, а потом медленно, на протяжении сотен дней будет падать. И это именно то, что мы видим в этом источнике. Так что, по всей видимости, мы обнаружили второй очень хороший пример спрятанного магнитара. Но теперь доказательством большого магнитного поля в коре является не большая доля пульсирующего излучения, то есть не наличие маленьких горячих пятен, а активность в коре, приводящая к выделению дополнительной энергии и к резкому, заметному изменению светимости объекта, который без этого впрыска энергии должен был быть просто остывающей нейтронной звездой.

Рекомендуем по этой теме:
6858
Наблюдения вспышек сверхновых

Что будет происходить со спрятанными магнитарами и подобными объектами в будущем? Магнитное поле заперто этой оболочкой не навсегда. Оно тихонечко пробирается наружу. И скорость этого пробирания, диффузии такова, что поле всплывет за время, равное примерно 10 тысячам лет. И сейчас идут споры, что произойдет с такими объектами, когда поле вылезет наружу. По всей видимости, если это спрятанный магнитар, он действительно может превратиться в магнитар, но не очень буйный, поскольку как раз самый первый период, первые 10 000 лет жизни магнитара, — это период наибольшей активности. Так что спустя 10 000 лет он тоже наверняка сможет вспыхивать, но не так, как это делают самые молодые объекты.

Если запертое поле меньше, ситуация менее понятна. Вначале казалось, что поле всплывет и объект превратится в обычный радиопульсар. Но недавние специальные поиски показали, что мы не видим среди радиопульсаров объектов, похожих на недавно вылупившиеся из этой оболочки радиопульсары. Так что, может быть, там есть какая-то более интересная физика. И пока мы это не очень хорошо понимаем, потому что не очень хорошо понимаем в деталях, как работают радиопульсары. Но, как бы то ни было, наверное, сейчас основная задача — научиться как можно детальнее считать, что происходит в таких спрятанных радиопульсарах, магнитарах или родственных объектах, а также поискать среди имеющихся более старых нейтронных звезд те, которые могли в своей молодости быть запертыми в такой скорлупе, сформированной веществом, упавшим на компактный объект вскоре после взрыва сверхновой.