Найпотужніші наднові у Всесвіті тепер визнані рухомими народженням швидко обертаються, сильно намагнічених нейтронних зірок, званих магнетарами. Протягом багатьох років астрономи ворожили над надяскравими надновими – вибухами, які в десять і більше разів перевершуються по яскравості звичайні зверхні. Нові дослідження, опубліковані в журналі Nature, підтверджують, що ці екстраординарні події обумовлені величезною енергією, що вивільняється новонародженим магнетаром. Це відкриття як дозволяє давню загадку, а й знаменує собою перше підтверджене спостереження формування магнетара у часі.
Загадка Надяскравих Наднових
Надяскраві наднові спантеличували вчених з моменту їхнього першого виявлення на початку 2000-х років. Їхня виняткова яскравість і тривалість кидали виклик існуючим моделям загибелі зірок. Коли потужна зірка колапсує, вона зазвичай вибухає, залишаючи після себе або нейтронну зірку, або чорну дірку. Нейтронні зірки неймовірно щільні – чайна ложка важить мільярди тонн – і можуть бути місцем екстремальної фізики. Деякі нейтронні зірки обертаються швидко, випромінюючи потоки випромінювання як пульсарів. Магнетари, однак, є найбільш екстремальними: новонароджені пульсари з магнітними полями в тисячу разів сильніші, ніж у типових нейтронних зірок.
Прорив: SN 2024afav і Прецесія Лензе – Тірінга
Ключем до розгадки цієї таємниці стало спостереження за SN 2024afav, надяскравою надновою, розташованою приблизно за мільярд світлових років від Землі. Астрономи відстежували наднову протягом 200 днів, відзначаючи своєрідний малюнок: її яскравість періодично падала, причому інтервали між падіннями скорочувалися з часом. Ця поведінка не відповідала жодному відомому джерелу енергії, крім одного: магнетару, що швидко обертається.
Велике магнітне поле магнетара скручується і спотворюється в міру обертання зі швидкістю, близькою до швидкості світла, виділяючи велику кількість випромінювання. Ця енергія надзаряджає навколишній викинутий газ, посилюючи світність наднової та продовжуючи її тривалість. Вирішальним чином, падіння яскравості, що спостерігалися, були пояснені явищем, передбаченим загальною теорією відносності Ейнштейна: прецесією Лензе – Тіррінга. Екстремальна гравітація магнетара спотворювала простір-час, змушуючи навколишній диск матерії хитатися, як обертається вол. З точки зору Землі цей диск, що хитається, періодично заступав наш огляд магнетара, створюючи мерехтливий малюнок, що спостерігається.
Чому це має значення
Це відкриття має велике значення з кількох причин. По-перше, воно надає остаточні докази на користь двигуна, що рухається магнетаром, що лежить в основі надяскравих наднових. По-друге, воно підтверджує давнє теоретичне передбачення. По-третє, він відкриває унікальну можливість перевірити загальну теорію відносності в екстремальних гравітаційних умовах. Навколишнє середовище навколо магнетара настільки інтенсивне, що навіть незначні прогнози теорії стають вимірними ефектами. Як зазначає Адам Інграм, астрофізик із Ньюкаслського університету, «все в цій системі екстремально… гравітаційне поле досить сильне, щоб найекзотичніші прогнози загальної теорії відносності були помітними ефектами».
Підтвердження магнетарів як рушійної сили цих подій відкриває нові напрями досліджень у галузі еволюції зірок, екстремальної фізики та фундаментальних законів, що керують Всесвітом. Це відкриття знаменує собою великий крок вперед у розумінні найжорстокіших і найенергетичніших потужних явищ у космосі.
