Как образуются магнитары

В настоящее время в пределах Млечного Пути известно менее трех десятков магнитаров — сверхплотных остатков взрывов сверхновых, обладающих мощнейшими магнитными полями во Вселенной (в миллионы раз более мощными, чем у самых сильных магнитов, созданных в земных лабораториях). В ходе их исследования группа европейских астрономов обнаружила звезду, когда-то составлявшую двойную систему с массивным светилом, из которого впоследствии образовался магнитар. Это открытие, сделанное с помощью Очень большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO), поможет понять, как образуются эти экзотические объекты и, в частности, почему порождающие их звезды при гравитационном коллапсе не превращаются в черные дыры, как это должно происходить согласно современным представлениям.

Магнитар, привлекший внимание ученых, находится на расстоянии примерно 16 тыс. световых лет в звездном скоплении Westerlund 1, видимом в южном созвездии Жертвенника. Он имеет обозначение CXOU J164710.2-455216. Предыдущие исследования позволяют утверждать, что он, скорее всего, образовался при взрыве звезды, примерно в 40 раз более массивной, чем Солнце. Считается, что такие тяжелые звезды после исчерпания термоядерного «топлива» коллапсируют с образованием черной дыры, и было не совсем понятно, почему в данном случае произошло такое грубое нарушение теории (а «подгонять» ее под единственное известное исключение никому не хотелось).

Астрономы предложили решение этой загадки. Они предположили, что магнитар образовался при взаимодействии двух очень массивных звезд, входивших в столь тесную двойную систему, что она поместилась бы внутри земной орбиты. При взрыве одного из компонентов второй должен был начать удаляться от него с большой скоростью.

И такая «убегающая звезда» действительно была найдена на снимках VLT. Она известна как Westerlund 1-5. Ее абсолютная яркость (блеск звезды, наблюдаемой со стандартного расстояния 10 парсек) такова, что она не могла родиться как одиночная — лучше всего ее свойства объясняются тем, что в прошлом она была членом двойной системы. Свидетельством этого является также ее в высшей степени необычный химический состав со значительным избытком углерода.

Открытие позволило реконструировать эволюцию звездной пары, в результате которой вместо ожидавшейся черной дыры образовался магнитар. На первой стадии этого процесса у более массивной звезды начинает истощаться ее термоядерное «горючее», вследствие чего ее внешние слои отрываются и захватываются менее массивным компаньоном (которому предстоит стать магнитаром). В результате он начинает вращаться все быстрее, что, в полном соответствиями с законами электродинамики, вызывает появление сверхмощного магнитного поля.

Однако на какой-то стадии «перетекание» вещества приводит к тому, что этот объект сам становится слишком массивным и начинает им «разбрасываться». Основная часть этого вещества рассеивается в пространстве, но некоторое его количество возвращается на ту звезду, которой оно исходно принадлежало и которую мы сейчас наблюдаем как Westerlund 1-5. Именно этот процесс массообмена обусловил ее уникальный химический состав, а также сильно «облегчил» второй компонент системы, поэтому при его коллапсе вместо черной дыры сформировался магнитар.

Теперь предстоит выяснить, является ли наличие звездоподобного компаньона обязательным условием образования магнитара. Для этого астрономы собираются подробнее исследовать окружение других известных объектов данного типа всеми имеющимися средствами.