Нейтронная звезда измерила магнитное поле черной дыры

Выяснилось, что оно не только неожиданно сильно, но и мешает сверхмассивной черной дыре набирать «лишний вес»

Как сообщает "Компьюлента", группа Ральфа Итоу (Ralph Eatough) из Института радиоастрономии Общества имени Макса Планка (Германия) использовала для измерения магнитного поля Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики, близкую к ней нейтронную звезду PSR/SGR J1745-2900, диаметром порядка 20 км и массой больше, чем у Солнца.

До недавних пор радиопульсары, обычные для остального Млечного Пути, были неизвестны в той части галактического ядра, что прилегает к СМЧД. Это настораживало, так как расчеты показывали, что там их плотность должна быть чуть ли не выше, чем на периферии.

Изучение нейтронной звезды PSR J1745-2900 показало, что в окрестностях Стрельца А* существует сильное магнитное поле самой черной дыры. (Здесь и ниже иллюстрации MPIfR / Ralph Eatough.)

Особый интерес для астрономов предоставляло обнаружение такого объекта рядом со Стрельцом А*. Дело в том, что радиопульсары, к которым относят часть нейтронных звезд, делают оборот за фиксированное время, и период этот изменяется крайне медленно, что делает пульсары отличными "часами", с ничтожной ошибкой. Часы же рядом с объектом массой в несколько миллионов Солнц, сильно искажающим ткань пространства-времени вблизи себя, должны вести себя необычно, позволяя проверить эффекты теории относительности и лучше узнать параметры самого Стрельца А*.

Нынешняя находка молодого ультразамагниченного радиопульсара PSR J1745-2900, сделанная с помощью космического телескопа Swift, в этом смысле оказалась как нельзя на руку. Вспышки в рентгеновском диапазоне исходили из точки, удаленной от СМЧД менее чем на 1 световой год (но не более чем на 0,3 световых года), а период вращения испускаемого оттуда же радиосигнала оказался равен 3,76 с.

Наличие объекта в такой близости означает, что газ, медленно поглощаемый Стрельцом А*, проходит через магнитное поле нейтронной звезды, что влияет на его аккрецию в довольно сложном процессе, ограничивая количество вещества, которое СМЧД может проглотить, а в некоторых случаях, возможно, даже вызывая образование джетов (струй вещества, удаляющихся от ЧД).

Радиоимпульсы от PSR/SGR J1745-2900 сильно поляризованы; значительная часть испускаемого излучения колеблется в одной плоскости. Однако по мере распространения излучения через намагниченный газ, окружающий Стрелец А*, эффект Фарадея изменяет плоскость поляризации в зависимости от длины волны и силы магнитного поля в районе черной дыры. Таким образом, ученые получают возможность узнать интенсивность последнего, хотя его точное определение, конечно, потребует долгих дополнительных наблюдений. Но уже сейчас ясно, что оно в несколько сот раз сильнее земного. Следовательно, магнитное поле Стрельца А* может оказывать огромное влияние на поглощение им окружающего обычного вещества. То есть в конечном счете и на время и скорость роста черной дыры.

"Этот результат отлично совместим с общей малой яркостью Стрельца А* — загадкой, над которой ломают голову более 20 лет, — поясняет Стефан Гиллесен (Stefan Gillessen) из Института внеземной физики Общества Макса Планка. — То, что наиболее массивные ЧД не светятся [от поглощения большого количества вещества], должен означать, что все они на диете". Причем на диете не "вынужденной", а "добровольной", обусловленной собственным же магнитным полем черных дыр.

Для регистрации радиоизлучения от далекого объекта использовался 100-метровый Эффельсбергский радиотелескоп.

Как отмечают исследователи, в центре Галактики, рядом со Стрельцом А*, должны находится тысячи радиопульсаров, однако за 20 лет поисков удалось открыть лишь один и только в 2013 году. Почему — остается неясным. Увы, пока пульсар слишком активен в магнитном отношении и слишком далек от ЧД, чтобы можно было в полной мере измерить эффекты теории относительности. Однако астрономы уверены, что более старые или ближе расположенные к ЧД нейтронные звезды рано или поздно предоставят им такую возможность. "Если там есть молодой пульсар, то должно быть и множество старых, надо лишь найти их", — уверен Михаэль Крамер (Michael Kramer), директор Института радиоастрономии Общества Макса Планка.