Сильно намагниченные нейтронные звезды, называемые магнетарами, могут быть ответственны за многие из этих масштабных событий, но как именно эти экстремальные объекты генерируют быстрые радиовсплески?
Загадка того, откуда берутся быстрые радиовсплески — во всяком случае, некоторые из них! — казалось, была решено, когда было обнаружено, что первый радиовсплеск в Млечном Пути исходит от магнетара — сверхплотного остатка звезды с магнитным полем примерно в 100-110 триллионов раз сильнее, чем у обычного магнита холодильника. Но, как это часто бывает в астрофизике, решение одной головоломки вызвало еще больше вопросов: как магнетары генерируют эти сильные, короткие всплески радиоволн и возникают ли они вблизи поверхности магнетара или из окружающего его материала?
В сегодняшней статье Андрей Белобородов (Колумбийский университет и Институт астрофизики Макса Планка, Германия) исследовал, может ли быстрый радиовсплеск, сгенерированный вблизи поверхности магнетара, вырваться за пределы его магнитосферы — области пространства, где заряженные частицы подчиняются воле интенсивного магнитного поля магнетара.
Модели магнетаров
Магнитосферы имеют большое значение в нашей Солнечной системе — магнитосфера Земли защищает нас от энергетических частиц, генерируемых Солнцем, а магнитосфера Юпитера доминировала бы на небе, если бы наши глаза были приспособлены видеть радиоволны. Магнитосфера магнетара, однако, гораздо более странная, чем эти близлежащие примеры; намагниченная нейтронная звезда в центре генерирует плазму электронов и их положительно заряженных аналогов, позитронов, которая заполняет магнитосферу и может предотвратить выход радиовсплеска, генерируемого вблизи поверхности магнетара, в космос.
Белобородов использовал уравнения физики плазмы, чтобы понять, как радиовсплеск может взаимодействовать с заряженными частицами и магнитными полями в магнитосфере магнетара. Когда радиовсплеск распространяется наружу, он сжимает магнитосферу, передавая свой импульс магнитным полям и плазме. Колеблющиеся электроны и позитроны испускают гамма — лучи, которые могут сталкиваться, образуя еще больше электронов и позитронов, создавая каскад частиц и гамма — лучей, которые рассеивают радиоволну и поглощают ее энергию. Для радиоволны нет спасения; Белобородов обнаружил, что крайне маловероятно, что быстрый радиовсплеск мог бы вырваться из-под контроля магнитосферы, если бы он был сгенерирован в радиусе 100 000 км от поверхности магнетара.
Еще многое предстоит узнать
В то время как выводы Белобородова исключают возможность быстрых радиовсплесков, возникающих внутри внутренней магнитосферы, существуют и другие способы, которыми магнетары могут приводить в действие эти события. Другая возможность заключается в том, что быстрые радиовсплески формируются гораздо дальше от магнетара, где магнитосферные вспышки сталкиваются с ветром, выходящим из магнетара.
К счастью, канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) готов добавить новые наблюдения в свой существующий каталог сотен быстрых радиовсплесков, помогая нам понять источники этих таинственных событий и сложную физику, стоящую за ними.
