Научные новости ИНАСАН 2022
Опубликовано: 03/03/20231. Новый механизм изменения частоты вспышек периодических быстрых радиовсплесков
1. Новый механизм изменения частоты вспышек периодических быстрых радиовсплесков
Большинство звезд во Вселенной двойные. Звезды в тесных двойных системах взаимодействуют и раскручиваются. Более массивная звезда эволюционирует быстрее и взрывается как сверхновая, а второй компонент остается невредимым. Если взорвалась звезда с быстрым вращением, то может образоваться магнитар. Магнитар – это нейтронная звезда с сверхсильным магнитным полем, которое в 10(15) раз больше, чем земное.
Оба компонента двойной системы обладают звездным ветром. Ветер магнитара разреженный и прозрачный для радиоизлучения, а ветер второго компонента – плотный и непрозрачный для радио. Со временем эти ветра смешиваются и образуют спиралевидную оболочку вокруг двойной системы. На границе раздела ветров находится ударная волна.
На поверхности магнитаров происходит пересоединение магнитного поля с выделением громадного количества энергии, которое сопровождается вспышками. Если вспышка происходит вблизи магнитного полюса, то при взаимодействии с ударной волной вспышка может привести к формированию быстрого всплеска в радиодиапазоне. Это короткие события (одна тысячная доля секунды), которые несут энергию, сопоставимую с тем, которую Солнце излучает за год. В одном из самых исследованных источников FRB 180916 всплески приходят периодически с периодом 16 дней. Причем, примерно 5 дней всплеск виден на частоте 1 ГГц, через три дня вспышки происходят на частоте 100 МГц также примерно в течение 5 дней, а вспышка на 1 ГГц исчезает, остальное время излучения в радиодиапазоне нет.
Исследователи Института астрономии РАН (Максим Барков) и ГАИШ МГУ (Сергей Попов) предложили оригинальную идею для объяснения этих радиовсплесков и подтвердили ее многомерными численными расчетами на суперкомпьютерах. Астрономы показали, что в то время, когда спиральная ударная волна на луче зрения находится близко к магнитару, видно излучение на 1 ГГц, а когда спираль удаляется, то частота излучения падает до 100 МГц, что отлично согласуется с наблюдениями. Таким образом, впервые в мире российские астрономы пролили свет на природу возникновения быстрых радиовсплесков. Астрономы планируют развивать предложенную идею процессов излучения и физики вспышек магнитаров.
Слева: схема двойной системы с магнитаром, нормальная звезда – желтый кружок, магнитар находится на эллиптической орбите, он окружен ударной волной. Направление на наблюдателя показано красной стрелкой. Середина: широкие окрестности двойной системы (точка в центре), цветом показана спиральная ударная волна, стрелками – направление движения вещества. Справа: зависимость частоты радиовсплеска от времени. Темно-синее – излучения нет, голубой цвет показывает интервал прозрачности для излучения на 1 ГГц, белым показан интервал прозрачности для 100 МГц.
Ссылка на опубликованную работу: M. V. Barkov, S. B. Popov “Formation of periodic FRB in binary systems with eccentricity”, журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 515, Issue 3, September 2022, Pages 4217–4228, https://doi.org/10.1093/mnras/stac1562, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022MNRAS.515.4217B/abstract
