Обнаружен диск вокруг аномального пульсара
|
По данным инфракрасных наблюдений на космической обсерватории «Спитцер» астрономы из Массачусетского технологического института обнаружили диск вокруг аномального рентгеновского пульсара 4U 0142+61. Диск, по всей видимости, сформировался сразу после взрыва сверхновой, породившей нейтронную звезду.
За последние 10 лет 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 и так называемые аномальные рентгеновские пульсары.
Открытие диска вокруг одного из таких аномальных рентгеновских пульсаров может иметь очень важные последствия для всего комплекса научных направлений, так или иначе связанных с нейтронными звездами, — физики сверхновых, физики магнитаров, исследований эволюции молодых нейтронных звезд и др.
Впервые об этом результате кратко упоминалось еще в августе 2005 года на конференции в Ванкувере, где один из соавторов работы (Давид Каплан) выступал с докладом. Однако в журнале Nature, где опубликована статья, очень строгое рецензирование — видимо, этим объясняется тот факт, что от момента направления этой важной статьи в журнал до момента ее публикации прошло более полугода.
Обнаружение диска вокруг аномального рентгеновского пульсара 4U 0142+61 стало возможно благодаря тому, что для 4U 0142+61 есть данные наблюдения на телескопе «Спитцер» на 8,5 и 4,5 микронах. А по ним 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.
|
Обнаруженный диск очень легкий — около 10 масс Земли. Он не существенен в смысле аккреции на нейтронную звезду, то есть нет вклада в полную энергетику пульсара, связанного с аккрецией вещества из диска. Диск достаточно далеко отстоит от нейтронной звезды: внутренний радиус границы диска составляет несколько радиусов Солнца, то есть 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. Это именно диск, а не сферическая оболочка: 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 так называемой «обратной аккреции» (fallback) после взрыва сверхновой, когда часть вещества не улетает «в бесконечность», а либо выпадает обратно на нейтронную звезду, либо остается вращаться вокруг нее в виде диска.
Аномальные рентгеновские пульсары считаются кандидатами в магнитары — нейтронные звезды с сильным магнитным полем, расходующие энергию этого поля. То есть 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, так как 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 у источников мягких повторяющихся гамма-всплесков. Если окажется, что не могут, то тогда неверно предположение, что аномальные рентгеновские пульсары — «старшие братья» (то есть следующая эволюционная стадия) источников мягких повторяющихся гамма-всплесков.
Кроме того, интересно посмотреть, пережил ли бы такой диск стадию существования быстровращающейся нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем. 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, так как 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: Zhongxiang Wang, Deepto Chakrabarty, David L. Kaplan. A Debris Disk Around An Isolated Young Neutron Star // astro-ph/0604076.
Сергей Попов
