Сверхъяркий пульсар в «Галактике Кита» показал, как нейтронные звёзды теряют магнитное поле
Международная группа астрономов из Индии изучила рентгеновский пульсар X-8 в галактике NGC 4631 и получила новые данные о том, как эволюционирует его магнитное поле. Работа помогает лучше понять, каким образом такие экстремальные объекты поддерживают необычайно высокую яркость и как меняются в ходе своего развития.
Ультраяркие рентгеновские источники (ULX) — это компактные объекты, излучающие в рентгеновском диапазоне энергию, сопоставимую с суммарным излучением миллионов Солнц. По яркости они уступают активным ядрам галактик, но превосходят любые известные звёздные процессы. Несмотря на десятилетия наблюдений, физическая природа таких источников до сих пор остаётся предметом споров.
Некоторые ULX демонстрируют регулярные пульсации. Такие объекты относят к ультраярким рентгеновским пульсарам — нейтронным звёздам, которые активно притягивают вещество от звезды-компаньона. Их изучение важно для понимания аккреции — процесса падения вещества на компактный объект, позволяющего поддерживать светимость выше предела Эддингтона, при котором давление излучения должно останавливать приток материи.
Галактика NGC 4631, также известная как «Галактика Кита», находится примерно в 24,45 миллиона световых лет от Земли и относится к звездообразующим спиральным системам. В ней известно как минимум восемь сверхъярких источников. В одном из них — X-8 — недавно были обнаружены пульсации с периодом около 9,66 секунды.
Этот пульсар оказался одним из самых быстро «раскручивающихся» среди известных объектов своего класса. Скорость изменения периода его вращения достигает −9,6 × 10-8 секунды в секунду, что указывает на интенсивный приток вещества со стороны звезды-компаньона.
Команда астрономов из ведущего индийского научно-исследовательского института, специализирующегося на наблюдательной астрономии и астрофизике (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences) проанализировала свойства X-8 с помощью различных моделей аккреции. Учёные оценили напряжённость его поверхностного магнитного поля и проследили возможную эволюцию системы.
Расчёты показали, что максимальная напряжённость дипольного магнитного поля нейтронной звезды составляет примерно от 30 до 200 триллионов гаусс. С учётом массы звезды-донора, которая оценивается в диапазоне от 15 до 70 масс Солнца, и скорости аккреции, исследователи пришли к выводу, что за около одного миллиона лет поле может ослабнуть до уровня порядка 1 миллиарда гаусс. После завершения этой стадии объект, вероятно, превратится в миллисекундный пульсар — нейтронную звезду с очень быстрым вращением.
Астрономы также проследили эволюцию X-8 на диаграмме «магнитное поле — период вращения». Согласно модели, объект проходит через область, характерную для магнетаров и двойных пульсаров, затем попадает в зону «переработанных» пульсаров и в конце аккреционной фазы оказывается среди миллисекундных источников.
При этом судьба системы во многом зависит от свойств звезды-компаньона, которые пока изучены слабо. Определение её спектрального типа и более точная оценка массы помогут уточнить длительность аккреции и объём вещества, накопленного нейтронной звездой. Авторы подчёркивают, что будущие многоволновые наблюдения позволят лучше понять, как формируются и эволюционируют такие экстремальные объекты.