Астрономы отыскали самый замагниченный радиопульсар

Российские астрофизики отыскали радиопульсар с самым сильным магнитным полем — минимальная напряженность магнитного поля вблизи поверхности PSR J0901-4046 составляет не менее 2,7×10¹⁶ гаусс. Только в этом случае нейтронная звезда, обладающая также небольшими полярными шапками и крупной магнитосферой, может эффективно генерировать электрон-позитронную плазму, отвечающую за радиоизлучение. Статья опубликована в журнале Physical Review D.

Пульсар PSR J0901-4046, представляющий собой вращающуюся нейтронную звезду, генерирующую импульсы радиоизлучения, был обнаружен в 2020 году и находится в галактике-спутнике Млечного Пути Малом Магеллановом Облаке. Он привлек внимание астрономов сверхдлинным периодом вращения в почти 76 секунд и большим значением магнитного поля, которые помещали его в область «радиомолчания».

Долгое время не было понятно, как такой медленновращающийся и намагниченный объект может быть активным в радиодиапазоне, так как у классических пульсаров радиоизлучение возникает из-за потерь энергии вращения, а механизм образования электронно-позитронных пар гамма-квантами в магнитосферах пульсаров, который тоже ответственен за генерацию радиоизлучения, способен подавляться сильными магнитными полями из-за явления расщепления фотонов на кванты с меньшими энергиями и прекращения образования вторичных пар электронов и позитронов.

Денис Собьянин (Denis Sob'yanin) из Физического института имени Лебедева РАН опубликовал возможное объяснение радиоизлучения от PSR J0901-4046. Он предложил отказаться от модели магнитодипольного излучения и использовать только модель преобразования энергии при размножении плазмы над полярной шапкой сильно замагниченной нейтронной звезды.

В случае PSR J0901-4046, в предположении, что он имеет дипольное магнитное поле, полярная шапка пульсара должна быть очень узкой, с радиусом около 17 метров (при типичном радиусе нейтронной звезды в 10 километров), а магнитосфера пульсара, в которой скапливается электрон-позитронная плазма, которая экранирует магнитодипольное излучение, будет очень крупной. При этом напряженность магнитного поля вблизи поверхности нейтронной звезды должна составлять не менее 2,7×10¹⁶ гауссов (на полюсах — 3,2×10¹⁶ гауссов), что делает PSR J0901-4046 радиопульсаром с самым сильным магнитным полем из известных. Явление расщепления фотонов в таких полях, несомненно, происходит, но не должно подавлять генерацию плазмы полностью.

Возникает вопрос — если PSR J0901-4046 не тормозит свое вращение из-за потери энергии на магнитодипольное излучение, то как он замедляется? Это можно объяснить, если рассматривать звезду как электродинамическую систему, в которой сквозь полярную шапку протекает электрический ток силой 56 мегаампер. В этом случае энергия вращения пульсара полностью расходуется на ускорение заряженных частиц над полярной шапкой.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли сильно замагниченную нейтронную звезду со смещенным магнитным полюсом.