Последние 10 лет стали периодом, когда мы узнали (и продолжаем узнавать) много нового о молодых нейтронных звездах. В частности, было открыто или выделено в отдельную группу несколько интересных типов нейтронных звезд. Среди них есть т.н. аномальные рентгеновские пульсары.
По данным инфракрасных наблюдений на спутнике Спитцер вокруг одного из аномальных рентгеновских пульсаров, имеющего наименование 4U 0142+61, открыт диск. Диск, по всей видимости, сформировался сразу после взрыва сверхновой, породившей нейтронную звезду. Это открытие очень важно сразу для нескольких областей астрофизики: физики сверхновых, физики магнитаров, исследований эволюции молодых нейтронных звезд.
Показаны три изображения аномального пульсара на разных волнах инфракрасного диапазона спектра: 8.5 микрон, 4.5 микрон, 2.2 микрона. Два верних изображения получены на космическом инфракрасном телескопе Спитцер. Нижнее - на наземном телескопе им Кека (изображение из статьи Ванг и др. [Z. Wang et al.] astro-ph/0604076). |
Это очень важное открытие для всего комплекса научных направлений так или иначе связанных с нейтронными звездами. Впервые об этом результате кратко упоминалось еще в августе на конференции в Ванкувере, где один из соавторов работы (Давид Каплан) выступал с докладом. Однако, в журнале Nature, где опубликована статья, очень строгое рецензирование, и, видимо, авторам пришлось помучиться, т.к. от момента направления статьи до ее принятия прошло более полугода. По данным инфракрасных наблюдений на Спитцере обнаружен диск вокруг одного из аномальных рентгеновских пульсаров (4U 0142+61). За счет того, что благодаря наблюдениям на Спитцере для 4U 0142+61 есть данные на 8.5 и 4.5 микронах можно построить распределение энергии в спектре в широком интервале длин волн. Это первое столь очевидное обнаружение остаточного диска вокруг компактного объекта, до этого были лишь косвенные указания. Диск легкий (около 10 масс Земли). Он не существенен в смысле аккреции на нейтронную звезду, т.е. нет вклада в полную энергетику пульсара, связанного с аккрецией вещества из диска. Диск достаточно далеко отстоит от нейтронной звезды. Внутренний радиус границы диска состявляет несколько радиусов Солнца, т.е. более миллиона километров (радиус самой нейтронной звезды - около 10 км). Мы видим диск лишь потому, что он освещается потоком рентгеновских лучей от аномального пульсара. Пыль в диске нагревается и светит в инфракрасном диапазоне. Температура диска около 1000 К. То, что это именно диск, а не сферическая оболочка, доказывается тем, что оболочка с такими же инфракрасными характеристиками, давала бы слишком большое поглощение в рентгеновском и оптическом диапазонах, что не наблюдается. Такие диски естественным образом должны возникать в процессе т.н. "обратной аккреции" (fallback) после взрыва сверхновой, когда часть вещества не улетает "на бесконечность", а или выпадает обратно на нейтронную звезду, или остается вращаться вокруг нее в виде диска. Аномальные рентгеновские пульсары считаются кандидатами в магнитары - сильно замагниченные нейтронные звезды, расходующие энергию этого поля. Т.е. основные наблюдательные проявления таких пульсаров (рентгеновское излучение, вспышки) связывают с выделением энергии магнитного поля нейтронных звезд. Открытие столь маломассивного диска во многом поддерживает эту гипотезу, т.к. окончательно закрывает одну из альтернатив - теорию, в которой роль источника энергии играет мощный диск вокруг нейтронной звезды (об этом можно кое-что посмотреть, например, в моей презентации "Зоопарк нейтронных звезд"). Инфракрасные данные есть еще для трех аномальных рентгеновских пульсаров. Но там они (пока) не столь детальны. Можно ожидать, что такие остаточные диски являются общим свойством этого класса одиночных нейтронных звезд. Было бы интересно посмотреть, могут ли такие диски пережить период столь бурной активности, как те, что наблюдаются и источников мягких повторяющихся гамма-всплесков. Если окажется, что не могут, то тогда аномальные рентгеновские пульсары не являются "старшими братьями" (т.е. следующей эволюционной стадией) источников мягких повторяющихся гамма-всплесков. Кроме того, интересно посмотреть, пережил ли бы такой диск стадию существования сверхзамагниченной быстровращающейся нейтронной звезды. На этой стадии мощный поток релятивистских частиц, летящих от пульсара (на это раз радиопульсара) мог бы эффективно "выметать" вещество диска. Если нет, то это было бы аргументом в пользу того, что магнитары появляются уже довольно медленно вращающимися. Это важно для выяснения механизм происхождения магнитного поля, т.к. для генерации его с помощью динамо-механизма быстрое вращение абсолютно необходимо. Так или иначе, но открытие этого диска очень важно для всей магнитарной астрофизики, а также для физики сверхновых. |
Источник: Ванг и др. [Z. Wang et al.] astro-ph/0604076