Обычно, когда мы говорим о поглощении вещества чёрными дырами (ЧД),
речь идёт о гравитационном механизме: колоссальная гравитация ЧД
притягивает материю и образует аккреционый диск. Однако ещё в 1971 году
советский физик В. Ф. Шварцман
впервые показал, что присутствие сильного магнитного поля в веществе,
которое захватывается ЧД, может существенно изменить весь процесс
аккреции, по сути, позволяя говорить о магнитной аккреции. Собственное
магнитное поле потока падающего в ЧД вещества при определённых условиях
способно остановить падение на значительном расстоянии от ЧД. Такое
расстояние именуется радиусом Шварцмана.
Развивая эту идею, Г. С. Бисноватый-Коган
и А. А. Рузмайкин в 1974 году пришли к выводу, что влияние сильного
поля аккреционного потока приводит к образованию вокруг ЧД магнитной
«пластины», напоминающей аккреционный диск,
но, в отличие от него, практически не вращающейся. Последовавшие за
этим многочисленные попытки найти наблюдательные подтверждения такого
сценария неизменно оказывались тщетными в силу технических трудностей
проверки предсказаний модели магнитной аккреции на ЧД (их ближайшие
окрестности сверхтрудно наблюдать).
Положение, однако, радикально изменилось, когда в Пулковской
обсерватории впервые в мировой практике была предпринята попытка
моделирования магнитной аккреции на нейтронные звезды. Они, находясь в
составе массивных двойных систем, проявляют себя как рентгеновские
пульсары, периодически испускающие мощное рентгеновское излучение.
Многие вопросы о природе этих, как о них часто говорят, «хорошо
изученных» систем на деле до сих пор не имеют ответа. Учёные из
Пулковской обсерватории впервые обнаружили наблюдательные свидетельства
присутствия сильного магнитного поля в аккреционном потоке, применив к
нейтронным звёздам сценарий магнитной аккреции, разработанный ранее в
отношении ЧД. Об этом во время визита в Физический институт имени П. Н.
Лебедева (ФИАН) сообщил заведующий сектором эволюции звёзд Главной астрономической обсерватории РАН Назар Ихсанов.
 | Обнаружение
нейтронных звёзд типа SXP 1062, одновременно молодых и слишком медленно
вращающихся, заставляет думать, что магнитная аккреция возможна не
только для чёрных дыр. (Иллюстрация NASA / Chandra.) |
«На мысль о возможности магнитной аккреции в рентгеновских пульсарах, —
рассказывает Назар Ихсанов, — нас натолкнул исключительно высокий темп
торможения вращения нейтронной звезды, эпизодически наблюдаемый в
системе GX 301-2. Объяснить этот феномен в рамках стандартных моделей —
сферической или дисковой аккреции — можно лишь предположив, что
магнитное поле звезды превосходит 200 ГГс. Однако величина магнитного
поля, оценённая из наблюдений циклотронной линии в рентгеновском спектре
этого объекта, оказывается в 100 раз меньше».
В 2011 году был найден ещё один объект со схожим поведением — «заторможенные» останки сверхновой, рентгеновский пульсар SXP 1062,
расположенный в оставшемся от взрыва плазменном облаке. Несмотря на
относительно юный возраст (всего-то 20 тыс. лет), эта нейтронная звезда
уже вращается с удивительно долгим периодом (1 062 секунды), который
эпизодически увеличивается с высоким темпом. Объяснить происхождение и
поведение такого объекта в рамках стандартной модели аккреции
(гравитационной) затруднительно. Но стоит применить к моделированию его
поведения сценарий магнитной аккреции, как оказывается, что появление
такого пульсара скорее закономерно. Конечно, и этот (магнитный) сценарий
регуляции падения вещества на нейтронную звезду не является
универсальным. По словам г-на Ихсанова, магнитная аккреция в
рентгеновских пульсарах реализуется, если радиус Шварцмана превосходит
канонический Альвеновский радиус [границу магнитосферы] нейтронной
звезды. В противном случае процесс падения вещества описывается
стандартной моделью квазисферической или дисковой аккреции. Взяв это за
основу, учёные из Пулковской обсерватории обнаружили, что темп
торможения нейтронных звёзд, находящихся в условиях магнитной аккреции,
действительно должен быть намного выше темпа торможения звёзд,
аккрецирующих вещество без магнитного поля.
 | Схема магнитной аккреции на нейтронную звезду под радиусом Шварцмана (иллюстрация ФИАН-информ). |
Происходит это потому, что влияние магнитного поля аккреционного потока
приводит к изменению не только его структуры, но и механизма
взаимодействия падающего вещества с магнитным полем самой звезды.
Вещество на внутреннем радиусе магнитной пластины накапливается до тех
пор, пока его отток из пластины в магнитосферу вследствие диффузии и перезамыканий
силовых линий магнитного поля не сравняется с притоком газа,
высасываемого нейтронной звездой из своего окружения. Это приводит к
большим плотностям плазмы на границе магнитосферы, со временем
увеличивающей темп торможения вращения нейтронной звезды.
Полученные выводы могут быть проверены астрономическими наблюдениями, в
частности измерениями магнитного поля массивных компаньонов нейтронных
звёзд в двойных системах и изучением свойств аккреционного канала у
поверхности нейтронной звезды при помощи рентгеновской спектроскопии.
Открытие может объяснить не только обнаружение нейтронных звёзд с
необычно медленным вращением: уже сегодня многие астрономы выражают
озабоченность не вполне ясными различиями в скорости поглощении вещества
различными сверхмассивными и обычными ЧД, иные из которых растут
необычайно быстро и достигают колоссальных масс, а другие, находясь в
богатой веществом среде, увеличиваются крайне медленно. Магнитный
механизм регулирования интенсивности падения вещества на ЧД вполне может
сыграть значительную роль в объяснении и этого феномена.
Подготовлено по материалам ФИАН-информ.
Источник: http://computerra.ru |
