Нейтронными звездами принято называть чрезвычайно плотные звездные тела, образующиеся в результате разрушения массивных звезд. Иными словами, они являются одними из конечных продуктов эволюции звезд. Учёным давно известно, что эти астрономические объекты обладают сильнейшими магнитными полями во Вселенной, которые по меньшей мере в миллиард раз мощнее любого созданного человеком электромагнита. Тем не менее, некоторые нейтронные звезды намагничиваются сильнее остальных. Это неравенство, собственно, и озадачило астрофизиков.
Исследование, проводимое Konstantinos Gourgouliatos и Andrew Cumming из McGill University, проливает новый свет на весьма неожиданную геометрию магнитного поля в нейтронных звездах. Результаты исследования, представленные в статье, изданной 29 апреля в журнале «Physical Review Letters», могут помочь учёным измерять массу и радиус этих необычных звездных тел, получая тем самым более детализированное представление о физике материи при чрезвычайно высоких плотностях.
Некоторые из ранее проводимых теоретических исследований показали, что магнитное поле старой нейтронной звезды «разрывается» на меньшие петли и рассеивается, то есть наблюдается, так называемый «турбулентный каскад». Тем не менее, известно о существовании нескольких нейтронных звезд «среднего возраста» (от одного до нескольких миллионов лет), у которых, как было установлено, есть относительно сильные магнитные поля. Учёные в недоумении, как «связать» теоретические модели с фактическими наблюдениями.
Чтобы понять, как магнитное поле нейтронной звезды изменяется с возрастом, Gourgouliatos и Cumming провели ряд процедур компьютерного моделирования. Они показали, что изначально магнитное поля развивается достаточно быстро, что полностью соответствует предыдущим прогнозам. Но эволюция нейтронной звезды в последующем принимает удивительней оборот: во всех моделях, в независимости от того, на что было похоже магнитное поле на момент рождения звезды, магнитная область приобретает специфическую структуру и её развитие резко замедляется.
Как объясняет Cumming, каскад в магнитном поле сродни тому, что происходит, когда в кофе добавляют сливки. Согласно моделированию, магнитное поле нейтронной звезды остается довольно простым по структуре, что противоречит выводам, сделанным в ходе предыдущих исследований.
Исследователи McGill University называют завершающую конфигурацию магнитного поля «холлом аттрактора» («Hall attractor»), которая возникает после, так называемого, Эффекта Холла, который, по мнению астрофизиков, стимулирует развитие магнитного поля в коре нейтронной звезды. По словам Gourgouliatos, полученные результаты играют очень важную роль, так как показывают, что Эффект Холла — явление, которое изначально было обнаружено в земных материалах, и которое, как полагают исследователи, помогает ослабить магнитное поле посредством турбулентности — может фактически привести к «холлу аттрактора» со стабильной структурой магнитного поля.
Исследование проводилось при поддержке Centre de Recherche en Astrophysique du Québec (CRAQ) и Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.
