Есть ли у магнетара атмосфера? Что мы увидели при первом наблюдении рентгеновского поляризованного света | sorae Portal site to the Universe

Звезда с массой, более чем в 8 раз превышающей массу Солнца, в конце своей жизни взорвется как сверхновая, а ядро ​​выродится и станет «нейтронная звезда», плотный компактный объект диаметром более 10 км.Как следует из названия, нейтронные звезды усредняют количество нейтронов (※1) , но считается, что точный состав от поверхности до внутренней части различен. особенно,На самой внешней поверхности есть атмосфера, состоящая из обычных атомов, остаток того времени, когда звезда была звездой.По оценкам

*1…Нейтрон – это одна из частиц, которые вместе с протоном составляют ядро ​​атома. Нейтронная звезда в среднем почти полностью состоит из скопления нейтронов высокой плотности.

Если предположить, что у нейтронной звезды есть атмосфера, рентгеновские лучи, испускаемые нейтронной звездой, подвергаются воздействию атмосферы и становятся поляризованными. (※2) теоретически доказано, что они влияют на Однако такая поляризация рентгеновского излучения никогда ранее не наблюдалась.

*2…Когда электромагнитные волны, такие как видимый свет и рентгеновские лучи, рассматриваются как «волны», тот факт, что направления вибрации волн совпадают в определенной плоскости, называется «поляризованным светом».

Исследовательская группа, в которую входил Роберто Таверна из Падуанского университета, заявила:магнетар“Один из”4У 0142+61» было изучено. Магнитары представляют собой класс нейтронных звезд с чрезвычайно сильными магнитными полями и, как известно, время от времени излучают всплески энергии. Однако есть много неясных моментов о том, почему магнетары имеют такие сильные магнитные поля и как они излучают энергию, и исследования все еще продолжаются. 4U 0142+61 был предметом долгосрочных исследований, потому что это относительно близкий магнетар, находящийся на расстоянии около 13 000 световых лет от Земли.

Таверна и др., Спутник рентгеновского наблюдения “IXPEМы проанализировали данные наблюдений 4U 0142+61 с помощью “ и исследовали, существует ли поляризация для каждой энергии рентгеновского излучения. В результате нам удалось впервые измерить рентгеновскую поляризацию в излучении нейтронной звезды.

Степень поляризации наблюдаемого рентгеновского излучения зависит от энергии, например, значения для линейно поляризованного света колеблются от 2 до 8 кэВ. (※3) 13,5 ± 0,8% при 2 ~ 4 кэВ, 15,0 ± 1,0% при 5,5 ~ 8 кэВ, 35,2 ± 7,1% при 5,5 ~ 8 кэВ и ниже чувствительности обнаружения при 4 ~ 5 кэВ. С другой стороны, было показано, что угол поляризации резко изменяется до 90 градусов между 4 и 5 кэВ.

*3…эВ — это единица измерения, называемая «электрон-вольт». 1 эВ = 1,602 x 10 ^ -19 Дж и используется в качестве единицы для выражения энергии в мире элементарных частиц, таких как рентгеновские лучи = фотоны.

Основываясь на этих значениях, можно сделать вывод, что большая часть рентгеновских лучей, испускаемых 4U 0142+61, исходит от твердых поверхностей вблизи экватора, а на некоторые из них влияет сильное окружающее магнитное поле.

Неожиданно из данных рентгеновского излучения 4U 0142+61, полученных на этот раз,Не было показано явного атмосферного присутствия. Это важный момент.

Одна из возможностей состоит в том, что атмосфера, существующая на поверхности магнетара, не могла сохранять газообразное состояние под действием сверхсильного магнитного поля и конденсировалась. Это происходит потому, что (грубо говоря) свойства материи, состоящей из обычных атомов, определяются состоянием электронов вне атомов. Поскольку электроны, которые представляют собой электрически заряженные частицы, реагируют на магнитные поля, существует вероятность того, что электроны претерпевают изменение состояния, которое заставляет газ затвердевать под сверхсильным магнитным полем магнетара.

Наши наблюдения — лишь один пример, и мы не можем разрешить спор о том, есть ли у магнетаров и нейтронных звезд атмосферы. Возможно, наличие или отсутствие атмосферы различается между магнетаром, имеющим сильное магнитное поле, и нейтронной звездой, которая хотя и слабее магнетара, но имеет магнитное поле на порядки сильнее, чем у обычных небесные тела. Однако настоящее исследование было очень успешным, поскольку по фактическим данным наблюдений можно было определить наличие или отсутствие атмосферы у нейтронной звезды. Поскольку магнитары и другие нейтронные звезды имеют разную напряженность магнитного поля, наличие атмосферы может зависеть от силы магнитного поля. Ожидаются результаты будущих исследований.

связь:Спутник наблюдения НАСА зафиксировал рентгеновские снимки самого молодого «магнетара» в истории наблюдений

Источник

Текст: Рири Аяэ