Астрофизики из Института космических исследований РАН, МФТИ и Пулковской обсерватории РАН обнаружили систему с необычной нейтронной звездой, чьё магнитное поле регистрируется лишь в тот момент, когда звезда поворачивается к наблюдателю определённым образом.

Нейтронная звезда в системе GRO J2058+42 была открыта почти четверть века назад американской обсерваторией Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO) и принадлежит к особому классу — вспыхивающим (или транзиентным) рентгеновским пульсарам. С тех пор этот объект неоднократно наблюдался разными инструментами и ничем особенным не выделялся. Недавние наблюдения с помощью американской космической обсерватории NuSTAR, обладающей выдающейся комбинацией высокого энергетического разрешения (<400 эВ) и широчайшего рабочего диапазона энергий (3−79 кэВ), позволили «рассмотреть» особенности излучения этого пульсара и дали возможность утверждать, что он претендует стать родоначальником нового семейства объектов.

В энергетических спектрах источника была обнаружена линия циклотронного поглощения, дающая возможность однозначно определить напряжённость магнитного поля в месте её образования. Само по себе это не ново, и такие особенности на настоящий момент известны у трёх десятков объектов. Уникальность сделанного российскими учеными открытия состоит в том, что спектральная особенность проявляет себя только тогда, когда нейтронная звезда повернута к наблюдателю определённым образом. Открыть данное явление ученым удалось, проведя детальные «томографические» исследования системы. Для этого были сделаны рентгеновские снимки звезды с десяти ракурсов и только на одном из них был обнаружен дефицит излучения на энергии около 10 кэВ, что соответствует напряжённости магнитного поля в 1012 Гаусс.

GRO J2058+42

Особый интерес полученному результату давала одновременная регистрация высших гармоник циклотронной линии на той же самой фазе излучения источника. Излучение рентгеновского пульсара GRO J2058+42 не является постоянным и регистрируется только во время вспышек, что обусловлено присутствием рядом с ним необычной звезды-компаньона, принадлежащей к классу Ве-звёзд. Они настолько быстро вращаются вокруг своей оси, что в плоскости их экватора может образовываться газовый диск из оттекающего вещества. При прохождении нейтронной звезды через этот диск вещество начинает «перетекать» на ее поверхность, что ведет к резкому возрастанию светимости. Именно моменты таких вспышек являются идеальными для исследования физических свойств системы.

Сложность проведённых исследований заключается в том, что вспышки в большинстве из таких систем происходят довольно редко, и их невозможно достоверно прогнозировать. Поэтому, когда случаются такие события, необходимо оперативно организовать наблюдения на космических обсерваториях. Российские ученые смогли «поймать» момент зарождения новой вспышки от GRO J2058+42 и оперативно организовать серию наблюдений космической обсерваторией NuSTAR. По результатам этих наблюдений было обнаружено, что магнитное поле проявляет себя только на определённых фазах вращения, что может свидетельствовать о его необычной конфигурации или же об особенностях геометрии системы в целом.

GRO J2058+42

Полученный результат был настолько необычен, что российские ученые обратились к американским коллегам с предложением провести дополнительные наблюдения, которые подтвердили первоначальные выводы. Неоднородности в структуре магнитного поля как обычных, так и нейтронных звезд были предсказаны на основе детальных численных расчётов. До недавнего времени считалось, что такие неоднородности формируются только во время кратковременных вспышек на звёздах или от магнетаров. Открытие российских ученых впервые представило доказательства того, что магнитное поле нейтронной звезды имеет существенно более сложную структуру, чем считалось ранее, и эта структура может сохранять свою форму достаточно продолжительное время, являясь одним из фундаментальных свойств того или иного объекта.

источник