Ученые предполагают, что сверхмощные плазменные «лезвия» могут разрезать целые звезды пополам


Фото из открытых источников
Новое исследование предполагает, что звезды могут быть разрезаны пополам «релятивистскими лезвиями» или сверхмощными потоками плазмы, сформированными чрезвычайно сильными магнитными полями. И эти расщепляющие звезды лезвия могли бы объяснить некоторые из самых ярких взрывов во Вселенной.
 
Авторы исследования из Центра космологии и физики элементарных частиц Нью-Йоркского университета изложили свои результаты в статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv. Исследование еще не прошло рецензирование.
 
Исследователи искали источники некоторых типов гамма-всплесков (GRB). Гамма-всплески являются одними из самых мощных взрывов в небе, но обычно они происходят так далеко, что мы можем видеть их лишь как краткую, но интенсивную вспышку избыточного гамма - излучения. Лишь немногие известные объекты могут генерировать энергию, необходимую для питания GRB, поэтому большинство астрофизиков предполагают, что в этом замешаны либо черные дыры, либо магнетары — вероятно, когда они участвуют в чем-то жестоком, например, в разрыве звезды на части. Однако астрономы изо всех сил пытались объяснить, почему некоторые гамма-всплески исчезают очень медленно.
 
В новом исследовании авторы предполагают, что эти затяжные гамма-всплески могут возникать, когда умирают некоторые массивные звезды. Ядро звезды коллапсирует, образуя нейтронную звезду, представляющую собой шар сверхплотных нейтронов размером с город, окруженный тяжелыми слоями водорода и гелия. Эта нейтронная звезда может приобрести чрезвычайно сильное магнитное поле за счет быстрого сжатия и вращения. Это превращает нейтронную звезду в магнетар, в котором находятся самые мощные магнитные поля в известной Вселенной.
 
Новорожденный магнетар окружен хаосом. Ее собственное гравитационное притяжение притягивает к себе остатки атмосферы родительской звезды, но интенсивное излучение и магнитные поля бешено гонят эту плазму. В предыдущей работе астрономы пришли к выводу, что в этом водовороте вдоль оси вращения магнетара формируется струя, пробивая себе путь через умирающую звезду.
 
Но авторы нового исследования поняли, что магнитные поля магнетара также могут излучать интенсивные всплески радиации вдоль экватора магнетара. Эти лучи излучения, сформированные экстремальными центробежными силами вращающейся звезды, образуют лезвие, которое движется сквозь звезду почти со скоростью света, неся больше энергии, чем взрыв сверхновой.
 
Авторы исследования обнаружили, что это «релятивистское лезвие» может идеально разрезать звезду пополам на выходе.
 
Затем лезвие проходит расстояние, в несколько раз превышающее радиус исходной звезды, прежде чем окончательно теряет пар, что потенциально объясняет некоторые более продолжительные гамма-всплески.
 
Судьба звезды предрешена. Во время движения лезвия оно захватывает все больше и больше материала, который в конечном итоге присоединяется к лезвию в его движении наружу. Лезвие также вызывает нестабильность внутри самой звезды, что в конечном итоге приводит к ее гибели.
 
В этом исследовании исследователи просто продемонстрировали, что релятивистское лезвие может объяснить такие гамма-всплески. В качестве следующего шага исследователи планируют изучить, как лезвие развивается со временем и как именно разворачивается последующая звездная смерть.
 
Это позволило бы им идентифицировать ключевые признаки этого типа взрыва и определить, можно ли объяснить эту модель некоторыми ранее наблюдаемыми учеными гамма-всплесками.