Магнитарами называют нейтронные звезды, наблюдаемая активность которых связана с выделением энергии их магнитных полей (или, точнее, электрических токов, текущих внутри компактного объекта, которые эти поля создают). Не удивительно, что первые кандидаты в магнитары имели сильные магнитные поля. Но как мы можем измерять поля нейтронных звезд?
К сожалению, самый распространенный способ оценки магнитного поля, во-первых, является модельно-зависимым. А, во-вторых, позволяет оценить лишь дипольное магнитное поле. Суть метода проста. Обычно у одиночной нейтронной звезды (например радиопульсара) постепенно увеличивается период вращения. Связано это с тем, что в магнитосфере существует система токов, существование которых приводит к торможению вращения. Дипольное поле слабее других компонент спадает с расстоянием, поэтому именно оно ответственно за энергетику радиопульсаров и родственных объектов. Для дюжины первых надежных кандидатов в магнитары измерение увеличения периода вращения давало большую оценку магнитного поля. Но затем было открыто несколько объектов с типичной магнитарной активностью, но очень слабо меняющимся периодом. Магнитар, но со слабым дипольным полем. Парадокс?
Не совсем. Еще до открытия магнитаров со слабым полем было ясно, что недипольные составляющие магнитного поля могут (даже должны!) быть крайне важны. Но как доказать, что вблизи поверхности такой нейтронной звезды магнитное поле велико? Для этого надо получать уже точные измерения, основанные на изучении спектров. Наличие магнитного поля приводит к появлению спектральных деталей. Только снять достаточно хорошие спектры крайне трудно, потому что линии попадают в рентгеновский диапазон.
Лучшая машина для получения рентгеновских спектров — это европейский спутник XMM-Newton. Именно его использовала команда, в которой основную роль играют итальянские астрофизики. Итогом стало самое точное на сегодняшний день измерение магнитного поля у нейтронной звезды.
Данные подтвердили подозрения: действительно, для заметной магнитарной активности нужны большие поля. А вот дипольные или нет — не важно. На поверхности источника SGR 0418+5729 магнитное поле превосходит 2 10^14 Гс. Это в сотни раз больше типичного поля у радиопульсаров (и примерно в сто тысяч миллиардов раз сильнее, чем на поверхности Земли или Солнца). Диссипация энергии мощных электических токов, создающих такие поля, и приводит к мощным гамма-вспышкам, которые наблюдаются от этого источника мягких повторяющихся гамма-всплесков.
Сергей Попов
Статья опубликована в журнале Nature 15 августа 2013 года. Электронный препринт доступен в Архиве: 1308.4987.