В ИКИ РАН предложили объяснение возникновения быстролетящих нейтронных звезд

Объяснение, каким образом могут формироваться быстролетящие нейтронные звезды, нашли с помощью численного моделирования астрофизики Института космических исследований (ИКИ) РАН, 28 декабря сообщила пресс-служба института. По современным представлениям, большая часть нейтронных звезд возникает при взрывах сверхновых, то есть «обычных» массивных звезд, а большую скорость так называемые быстролетящие нейтронные звезды (rapidly moving neutron stars) получают в момент своего «рождения». При взрыве сверхновой происходит выделение большого количества энергии, звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку, а ее внутренние области резко сжимаются, образуя компактный объект — нейтронную звезду. Когда взрыв происходит без экваториальной (зеркальной) симметрии, возникает эффект отдачи (kick), сообщающий новой нейтронной звезде большую скорость. Но физика этого процесса ученым была не ясна. Для решения этой проблемы в ИКИ РАН было проведено под руководством д. ф.-м. н. Геннадия Бисноватого-Когана исследование в лаборатории магнитоплазменных процессов в релятивистской астрофизике отдела наблюдательной и теоретической астрономии и радиоинтерферометрии. Исследователи рассмотрели численную модель взрыва, в которой родительская звезда, ставшая впоследствии сверхновой, вращается и имеет магнитное поле. Этот механизм взрыва сверхновых называют магниторотационным. Модель такого механизма демонстрирует сильную зависимость формы взрыва от конфигурации изначального магнитного поля. Для случая дипольного магнитного поля взрыв, согласно модели, происходит преимущественно вдоль оси с образованием струйных выбросов — джетов. Если же начальное магнитное поле будет квадрупольным, то взрыв, распространяясь в основном вблизи плоскости экватора, как и в первом случае, будет зеркально симметричным по отношению к экватору. То есть «отскока» нейтронной звезды не происходит. В своем новом исследовании астрофизики ИКИ РАН рассмотрели случаи несимметричных конфигураций магнитных полей «родительской звезды». Численное моделирование таких случаев показало, что будут формироваться джеты разной интенсивности, но не симметричные относительно экватора, то есть выброс в одну сторону оказывается мощнее, чем в другую. Ими были рассмотрены модели магниторотационного взрыва для случаев начальных магнитных полей, формы которых представляли композиции дипольного и квадрупольного поля, смещенного дипольного поля, а также дипольного и начального тороидального поля. В результате они получили, что быстролетящие нейтронные звезды, возникшие после взрыва материнских звезд с несимметричными магнитными полями, могут иметь скорость до 500 км/с, что согласуется с данными наблюдений. Свои выводы они представили в статьях: «Магниторотационные взрывы сверхновых: джеты и нарушение зеркальной симметрии» (Magnetorotational Supernova Explosions: Jets and Mirror Symmetry Violation), Journal of Mathematics (Q2), 45 (2024); «Магниторотационные толчки нейтронных звезд» (Magnetorotational Neutron Star Kicks), Physical Review D (Q1), 110, 8, 083025 (2024) и «Асимметричные магниторотационные вспышки сверхновых звезд различной массы» (Asymmetric magnetorotational supernovae for various stellar masses), Fluid Dynamics, принята для публикации в 2025 году. glavno.smi.today