Астрофізики МДУ виявили еволюційні зв'язки між різними типами замагнічених компактних космічних об'єктів, що не тільки допомагає зрозуміти їх природу, але і пророкує існування ще не відкритих.
За останні півстоліття астрономи відкрили багато екзотичних компактних космічних об'єктів, діяльність яких пов'язана з сильним магнітним полем: радіопульсари, поляри, магнітари, рентгенівські пульсари гамма-повторювачі, швидкі радіо-спалахи та інші, поки не пояснені до кінця явища. Астрофізики МДУ дійшли висновку, що для пояснення появи у Всесвіті всього цього «зоопарку» необхідний єдиний еволюційний підхід. Вони вирішили звести безліч відкритих за останні роки нових об'єктів воєдино, зробивши спробу свого роду «Великого об'єднання» в світі релятивістських замагнічених зірок. Використовуваний ними підхід надає астрофізикам інструмент для розуміння різних спостережуваних особливостей і еволюційних відносин нейтронних зірок і білих карликів. А отримана еволюційна картина не просто демонструє генетичний зв'язок між різними типами компактних джерел, але і пророкує нові, ще не відкриті об'єкти у Всесвіті. Дослідження опубліковано в журналі New Astronomy Review
В основу роботи було покладено універсальний підхід до всіх замагнічених об'єктів, заснований на одній об'єднуючій ці об'єкти ідеї, якою став теоретичний об'єкт «граві-магнітний ротатор» (ГМР), запропонований професором МДУ Володимиром Михайловичем Ліпуновим ще на початку 1980-х років. По суті це намагнічена куля, що просто обертається, взаємодіє з навколишньою плазмою за допомогою гравітаційної та електромагнітної взаємодій. У нього тільки три параметри - маса, магнітний дипольний момент і швидкість обертання навколо осі.
Незважаючи на крайню простоту об'єкта, процес його взаємодії з навколишньою плазмою дуже складний. Фактично мова йде про опис електродинамічних процесів в падаючій під дією гравітаційного поля компактної зірки плазмі - складне магнітогідродинамічне завдання в гравітаційному полі, не вирішене досі. Щоб зрозуміти ступінь складності, її достатньо порівняти з набагато простішим гідродинамічним завданням у постійному магнітному полі Землі - передбаченням погоди теоретичним моделюванням.
Виявилося, що всі відкриті за останні десятиліття об'єкти, пов'язані з нейтронними зірками і білими карликами, можна розташувати на одній площині у вигляді діаграми «період - граві-магнітний параметр» (див. ілюстрацію). Вона демонструє генетичний зв'язок між різними типами компактних джерел і дозволяє зрозуміти еволюцію цих об'єктів.
Ось як на цій діаграмі легко вгадується вже відомий науковому світу сценарій виникнення мілісекундних радіопульсарів (зелені точки). Видно, що їх безліч розташовується паралельно лінії, вздовж якої простяглися жовті точки - старі нейтронні зірки - рентгенівські барстери. Припускає, що жовті точки перетворюються на зелені (на другій ілюстрації цей еволюційний потік показаний стрілкою). Фізично це відбувається через те, що в процесі аккреції в маломасивних подвійних системах червоних карликів і нейтронних зірок останні втрачають своє магнітне поле і розкручуються падаючою на них речовиною до мілісекундних періодів. А коли червоний карлик, втрачаючи масу, перетворюється на планету, темп аккреції зменшується в десятки мільйонів разів і жовті точки майже миттєво перетворюються на зелені переносом паралельно горизонтальної осі. Там вони і залишаються «назавжди» - адже магнітного поля у них так мало, що вони майже не гальмуються.
Але діаграма не тільки пояснює, але і підказує, як звичайні радіопульсари (червоні точки) загасають, переходячи на стадію пропелера, а деякі з них - ті, що опинилися в подвійних системах, потім перетворюються на рентгенівські пульсари (сині і фіолетові точки).
А ось безліч магнітарів, які в останні роки підносять сюрпризи, видаючи себе то за гамма-повторювачі, то за аномальні рентгенівські пульсари або навіть з'являються у вигляді радіо-спалахів, зображуються малиновими трикутничками. Легко помітити, що горизонтальна огинаюча цієї «малини» паралельна лінії полярів. Але поляри - це білі карлики, а магнітари - нейтронні зірки. Однак, виявляється у цих, здавалося б, різних об'єктів є спільне: обидві ці групи є рекордсменами магнітних полів у своїх класах зірок. І автори роботи згадали сценарій утворення нейтронних зірок з білих карликів. Якщо білі карлики в подвійних системах, як і нейтронні зірки, можуть набирати масу, то в якийсь момент вони можуть перетворитися на нейтронні зірки. Але тоді стає зрозуміло, що з наймолодших білих карликів можуть народитися магнітари!
За допомогою пакету комп'ютерних програм «Машина Сценаріїв» дослідники провели популяційний синтез цього перетворення в природі і показали, що такий сценарій може представляти собою реальну еволюційну гілочку утворення магнітарів!
Таким чином, за допомогою нового підходу астрономам МДУ вдалося дати інтерпретацію цілій низці явищ для нейтронних зірок і білих карликів, а також виявити еволюційні зв'язки об'єктів різних типів
За матеріалами прес-релізу МДУ