В центре нашего Млечного пути располагается поистине экзотический объект: сильно намагниченная нейтронная звезда, удаленная всего на 0,3 световых года от массивной черной дыры. А из-за невероятно сильного гравитационного воздействия на нее черной дыры и радиоимпульсы магнетара оказались совершенно необычными, что и выявили астрономы. И что самое интересное: они ошеломительно похожи на ультракороткие радиовспышки, над происхождением которых уже десятки лет ломают голову астрономы.
Возле центральной черной дыры Млечного пути притаился магнетар, испускающий необычные радиоимпульсы. © NASA/CXC/M.Weiss
Магнетары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды, обладающей чрезвычайно сильными магнитными полями. Обычно они испускают узко сфокусированные пучки излучений, которые регулярно вспыхивают, подобно свету маяка. В отличие от очень похожих пульсаров, у магнетаров импульсы крайне редко наблюдаются в радиодиапазоне. Но в 2013 году астрономы открыли исключение — магнетар прямо в центре Млечного пути.
Прямо возле черной дыры
Магнетар PSR J1745—2900 представляется интересным и в другом аспекте. Он находится в непосредственной близости к сверхмассивной центральной черной дыре Млечного пути. Лишь расстояние в 0,3 световых года отделяет эту нейтронную звезду от Стрельца А*, а это значит, что она находится в непосредственной зоне влияния этого гравитационного гиганта. «Столь близко к черной дыре не располагается ни один другой известный магнетар», — говорит Аарон Пирлман из Калифорнийского технологического института (Caltech).
Удивительным же это представляется в первую очередь потому, что астрономы до этого долго и безуспешно искали пульсары в центре Млечного пути. Ведь такие нейтронный звезды вблизи черной дыры наилучшим образом бы подходили для того, чтобы исследовать воздействие экстремальных гравитационных сил на излучения и материю, то есть общей теории относительности Эйнштейна.
Необычная импульсная структура
Оказывает ли близость черной дыры на магнетар и на его радиоимпульсы, Пирлман и его команда начали исследовать это с помощью радиотелескопов сети Deep Space Networks американского космического агентства NASA. Благодаря мощным и чувствительным антеннам, им впервые удалось разобрать точную структуру и длительность радиоимпульсов.
Гравитационное влияние черной дыры Стрелец А* в центре Млечного пути может деформировать радиоимпульсы таким образом. © NASA/CXC/ Caltech/ M.Muno et al.
И действительно, радиоимпульсы этого магнетара по многим показателям отличаются от сигналов нормальных пульсаров. Исследователи утверждают, что из-за влияния мощного магнитного поля, а также гравитационного возмущающего воздействия близкой черной дыры импульсы PSR J1745—2900 оказываются очень изменчивыми и непостоянными. То есть распределение частот и плотность радиоволн в отдельных импульсах сильно различаются.
Как отмечают астрономы, радиоимпульсы магнетара также имеют сильную линейную поляризацию. Таким образом, гребни радиоволн не разупорядочены и случайно выровнены, а почти все направлены в одном и том же направлении.
Источник быстрых радиовспышек?
И что самое интересное: такие свойства радиоимпульсов магнетара PSR J1745—2900 ошеломительно похожи на мистические быстрые радиовспышки (FRB) (их еще иногда называют радиомолниями). Эти ультракороткие, но чрезвычайно высокоэнергетические радиосигналы озадачивали астрономов уже в течение многих лет. Хотя и создается впечатление, что они имеют главным образом внегалактическое происхождение, их источники и причины науке неизвестны. Пока что известны только два места в космосе, из которых исходят не только уникальные, но и повторяющиеся сигналы радиовсплесков.
Так могут ли эти таинственные радиовспышки исходить от магнетаров в окружении массивных черных дыр? Именно это астрономы предположили в самом начале 2018 года. Потому что, по их мнению, только чрезвычайно сильное магнитное поле может объяснить поляризацию радиовсплесков — это именно то, что Пирлман и его команда продемонстрировали с помощью магнетара PSR J1745—2900.
«Наши наблюдения показывают, что радиомагнетары могут испускать импульсы с характеристиками, очень схожими с некоторыми быстрыми радиовспышками», — заявил Пирлман. Правда, импульсы PSR J1745—2900 намного слабее, чем радиовспышки внегалактического происхождения. Тем не менее, исследователи считают, что это может быть многообещающим началом исследования происхождения ультракоротких радиовспышек. «Экстремальная версия такого магнетара вполне может быть способна порождать такие же радиовсплески, как далекий источник FRB 121102», — считают астрономы.
