Пояс Ван Аллена может быть и у нейтронных звёзд

Группа астрофизиков под общим руководством выпускника Физтеха Олега Каргальцева, ныне работающего в Университете Флориды (США), показала, что черты стандартного радиопульсара PSR J1740+1000, тем не менее имеющего чёткие линии поглощения в рентгеновском диапазоне, по своей структуре сходны с поясами Ван Аллена.

Пульсар PSR J1740+1000 в рентгеновском диапазоне. Изображённая зона имеет размер в 5,3 световых года. (Иллюстрация О. Каргальцева / Chandra ACIS.)

Нейтронная звезда, которой является пульсар, — явление во многом необычное: при массе больше Солнца диаметром она меньше, к примеру, старинной, но не такой уж великой Тулы. 98% известных нейтронных звёзд суть вращающиеся пульсары, которым свойственны сверхмощные магнитные поля.

Излучение от нейтронной звезды обычно исходит в нестандартном диапазоне, потому что её поверхность имеет температуру от сотен тысяч до миллионов кельвинов, что в 10–100 раз выше, чем у нормальных звёзд. А вот наличие у них спектральных линий поглощения свойственно лишь экзотическим экземплярам. PSR J1740+1000, однако, оказалась как стандартным радиопульсаром, так и обладателем линий спектрального поглощения.

Героиня заметки поглощает излучение в рентгеновском диапазоне, и причин этого не так уж много. По мнению флоридских учёных, скорее всего, излучение в столь необычном диапазоне «усваивается» частицами в верхних слоях магнитосферы пульсара. По всей видимости, речь идёт о тороидальных структурах, окружающих нейтронную звезду и по форме сходных с поясом Ван Аллена области магнитосферы Земли. Напомним, что здесь накапливаются и удерживаются проникшие в магнитосферу высокоэнергетичные заряженные частицы, в основном протоны (на высотах около 4 000 км) и электроны (около 17 000 км).

Пояса Ван Аллена (показаны красным), похоже, имеют аналоги чуть ли не у каждой нейтронной звезды. (Иллюстрация NASA.)

После тщательного поиска похожие структуры удалось обнаружить ещё у трёх известных пульсаров.

Разумеется, всем интересно, почему прежде такие пульсары не наблюдались. Один из ответов, полагают исследователи, заключается в том, что в большинстве случаев концентрация заряженных частиц в радиационном поясе нейтронных звёзд недостаточно высока: сама нейтронная звезда вряд ли выбрасывает в окружающее пространство много частиц, а соседи, способные снабдить её газом и пылью, наличествуют у такого типа небесных тел далеко не всегда. Вот и получается, что чаще всего такие «пояса Ван Аллена» слишком слабы и их просто не видно на большом удалении. Тем не менее, отмечают учёные, нечто подобное должно быть у всех нейтронных звёзд. Наверное.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Science 24 августа 2012 года.

Подготовлено по материалам Ars Technica.