Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

Однако эмиссия радиоволн магнетаром отличается от излучения обычных радиопульсаров. Магнитное поле типичного пульсара устойчиво и структурировано наподобие поля диполя. Так же как в случае обычного стержневого магнита с северным и южным полюсом, источниками излучения пульсара являются области вблизи его магнитных полюсов, а радиоволны распространяются вдоль искривленных магнитных силовых линий. При этом яркость излучения (ее называют “плотность потока”) фактически обратно пропорциональна квадрату частоты, хотя для разных пульсаров эти зависимости слегка отличаются. Если радиочастоту, на которой ведется наблюдение, увеличить в десять раз, яркость обычно падает примерно в сто раз. Если же частоту увеличить в сто раз (скажем, от 1 до 100 ГГц), поток уменьшится в 100², или 10 000, раз. Но плотность потока радиоизлучения магнетаров практически не зависит от частоты. “Мы сначала увеличили частоту до нескольких гигагерц, затем до сорока гигагерц, затем довели длину волны примерно до одного миллиметра, что граничит с безумием – ни с одним пульсаром мы такого не делали, – рассказывает Камило. – И по-прежнему отдельные импульсы, исходящие от этого магнетара, были видны очень четко”. К тому же спектр был совсем-совсем плоским, а это значит, что при всех частотах поток радиоизлучения оставался более или менее одинаковым. И максимум энергии излучения приходился на большие частоты (порядка 100 ГГц), а не на низкие (меньше 1 ГГц), как в случае обычных радиопульсаров.

В случае обычного одиночного пульсара излучение в радиочастотном диапазоне связано с вращением нейтронной звезды, тогда как рентгеновское и гамма-излучение магнетара обязано затуханию магнитного поля. Хотя механизм излучения магнетарами радиоволн еще не установлен окончательно, считается, что светимость в радиодиапазоне связана с вращением магнетара. Тем не менее должна быть какая-то связь между активностью коры магнетара, изменением магнитного поля и сбоями вращения звезды, которые проявляются в изменении радиоизлучения. Например, радиоволны, исходящие от первого магнетара, не удавалось обнаружить вплоть до 2003 года, но они появились примерно в то же время, что и рентгеновская вспышка. “Ясно одно: что бы ни произошло на поверхности и внутри звезды, что стало причиной рентгеновской вспышки, так или иначе оно же обусловило и радиоизлучение”, – говорит Камило. Но почему? Он продолжает: “На самом деле мы не знаем детали этого процесса. Привела ли вспышка к рентгеновскому излучению, став причиной образования множества заряженных частиц вблизи звезды, которые движутся вокруг нее вдоль силовых линий ранее существовавшего магнитного поля, или само магнитное поле перестраивается и сжимается – и каким-то образом сильнее ускоряет все имеющиеся заряженные частицы?”

Камило продолжал наблюдение этого магнетара в течение следующих двух лет, после чего вдруг обнаружил, что его радиоизлучение становится все слабее и слабее. “Жаль, что я не наблюдал этот магнетар раньше, в 2002 или в 2003, и в 2004, и в 2005 году. Неизвестно, что нам тогда удалось бы обнаружить. Может, он был еще ярче и еще интереснее, – говорит Камило. – Мы зарегистрировали пульсации только в 2006-м, когда прошло уже три или четыре года после рентгеновской вспышки”. Все это время рентгеновское излучение становилось все слабее, и когда Камило это понял, он заметил, что средний поток радиоизлучения тоже уменьшается.

Этот магнетар “умер” в 2008 году. Камило страшно расстроился, но надежду терять не хотелось: а что, если он внезапно вернется к жизни? Оставалось только ждать и прочесывать космос в поисках других излучающих радиоволны магнетаров. В июне 2007 года Камило обнаружил еще один магнетар, излучающий радиоволны вот уже более десяти лет. Еще два были затем открыты другой группой. В 2009 году при обзоре Млечного Пути с помощью телескопа Parkes обнаружили третий магнетар, находящийся достаточно близко к Земле – всего на расстоянии тридцати тысяч световых лет. Астрономы называют его PSR J1622-4950. Сначала считалось, что это простой пульсар, но затем стало понятно, что это медленный, продолжающий замедляться пульсар с периодом вращения, равным четырем секундам, а значит, как и магнетар, он обладает большим магнитным полем. Ученые пришли к выводу, что с ним связан подобный магнетару точечный источник рентгеновского излучения. В течение следующих нескольких лет этот источник наблюдали с помощью рентгеновского телескопа Chandra и действительно видели его в рентгеновском диапазоне. А затем, в 2014 году, он тоже умер… на три года.