Звезды могут быть разрезаны пополам “релятивистскими лезвиями”, или сверхмощными потоками плазмы, сформированными чрезвычайно сильными магнитными полями, утверждается в новом исследовании. И эти “лезвия” объясняют некоторые из самых ярких взрывов во Вселенной.
Авторы исследования, работающие в Центре космологии и физики частиц Нью-Йоркского университета, изложили свои результаты в статье, опубликованной в сентябре в базе данных препринтов arXiv.
Ученые искали истоки некоторых типов гамма-всплесков (GRB). GRB – одни из самых мощных взрывов в небе, но обычно они происходят на таком большом расстоянии, что мы можем наблюдать их только как кратковременный, но интенсивный всплеск избыточного гамма-излучения. Лишь немногие известные объекты могут генерировать энергию, необходимую для возникновения GRB, поэтому большинство астрофизиков предполагают, что в этом участвуют либо черные дыры, либо магнетары, когда они заняты чем-то бурным, например, разрывом звезды на части. Однако астрономы не могут объяснить, почему некоторые GRB затухают очень медленно.
В новом исследовании авторы предполагают, что такие затяжные GRB могут возникать при гибели некоторых массивных звезд. Ядро звезды разрушается, образуя нейтронную звезду, которая представляет собой шар размером с город, состоящий из сверхплотных нейтронов, окруженных тяжелыми слоями водорода и гелия. В результате быстрого сжатия и вращения нейтронная звезда может приобрести чрезвычайно сильное магнитное поле. В результате нейтронная звезда превращается в магнетар, обладающий самым мощным магнитным полем в известной Вселенной.
Новорожденный магнетар окружен хаосом. Его собственная гравитация притягивает к нему остатки атмосферы родительской звезды, но интенсивное излучение и магнитные поля приводят эту плазму в неистовое движение. В предыдущих работах астрономы пришли к выводу, что в этом водовороте вдоль оси вращения магнетара формируется струя, пробивающая себе путь сквозь умирающую звезду.
Но авторы нового исследования поняли, что магнитные поля магнетара могут также испускать интенсивные всплески вдоль его экватора. Формируясь под действием экстремальных центробежных сил вращающейся звезды, эти пучки образуют лезвие, которое движется сквозь звезду почти со скоростью света, неся больше энергии, чем взрыв сверхновой.
Такое “релятивистское лезвие” может идеально рассекать звезду, разрезая ее пополам на выходе, обнаружили авторы исследования.
Затем лезвие проходит расстояние, в несколько раз превышающее радиус исходной звезды, прежде чем окончательно потеряет мощность, что, возможно, объясняет некоторые более продолжительные GRB.
Судьба звезды предрешена. Во время движения лезвие захватывает все больше и больше материала, который в конце концов присоединяется к лезвию в его путешествии наружу. Кроме того, лезвие вызывает нестабильности в самой звезде, в конечном итоге приводящие к ее гибели.
Ученые продемонстрировали, что релятивистское лезвие может объяснить такие долгоживущие GRB. В качестве следующего шага исследователи планируют изучить эволюцию лезвия со временем и то, как именно происходит последующая гибель звезды.
Это позволит выявить основные признаки этого типа взрыва и определить, можно ли объяснить с помощью этой модели некоторые GRB, наблюдавшиеся учеными ранее.
Читайте также: Получено первое в истории прямое изображение черной дыры, выпускающей струи плазмы