Используя численные модели, астрофизики ИКИ РАН предложили объяснение, каким образом могут формироваться быстролетящие нейтронные звезды (rapidly moving neutron stars).
Предполагается, что большую скорость эти объекты приобретают при «рождении». Вообще, согласно современным представлениям, большинство нейтронных звезд образуется при взрывах сверхновых, то есть массивных «обычных» звезд. Если говорить упрощенно, то внешняя оболочка «родительской звезды» сбрасывается, а внутренние области резко сжимаются и образуют компактный объект — нейтронную звезду. При этом выделяется большое количество энергии за довольно короткое время, то есть происходит взрыв.
Если взрыв не был зеркально симметричным (с экваториальной симметрией), то возникает эффект отдачи (kick), который и сообщает образующейся нейтронной звезде большую скорость. Однако физическая природа этого процесса до сих пор не очень ясна.
Исследователи рассмотрели численную модель, которая предполагает, что родительская массивная звезда — предшественница сверхновой — вращается и имеет магнитное поле (такой механизм взрыва сверхновых называют магниторотационным).
В такой модели форма взрыва очень сильно зависит от конфигурации изначального магнитного поля. Если в модели оно было дипольным, то взрыв происходит преимущественно вдоль оси, и в результате могут образовываться струйные выбросы — джеты. Если начальное магнитное поле представляет собой квадруполь, то взрыв распространяется в основном вблизи плоскости экватора. Но в каждом их этих случаев взрыв обладает зеркальной по отношению к экватору симметрией, и «отскока» нейтронной звезды не происходит.
В новой работе исследовались несимметричные конфигурации магнитных полей «родительской звезды». Как показали результаты численного моделирования, в этих случаях также могут формироваться струйные выбросы, или джеты, разной интенсивности, но с нарушенной, относительно экватора, симметрией. Говоря упрощенно, джет «бьет» в одну сторону мощнее, чем в другую. Исследователи рассмотрели модели магниторотационного взрыва для начальных магнитных полей в форме композиции дипольного и квадрупольного поля, смещенного дипольного поля, а также дипольного и начального тороидального поля. По итогам этих работ оказалось, что скорость получившейся нейтронной звезды может достигать значений 500 км/с, что хорошо согласуется с данными наблюдений.
Работа выполнена в лаборатории магнитоплазменных процессов в релятивистской астрофизике отдела наблюдательной и теоретической астрономии и радиоинтерферометрии ИКИ РАН под руководством д.ф.-м.н. Бисноватого-Когана Геннадия Семеновича в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Тема ЗВЕЗДЫ, № 122042500015-8, грант РНФ 23-12-00198. Направление ПФНИ: 1.3.7.3. Физика звезд и компактных объектов.
- I.A.Kondratiev, S.G.Moiseenko, G.S.Bisnovatyi-Kogan. Magnetorotational Supernova Explosions: Jets and Mirror Symmetry Violation, Lobachevskii Journal of Mathematics (Q2), 45, 50–59 (2024) https://doi.org/10.1134/S1995080224010268
- I.A.Kondratiev, S.G.Moiseenko, G.S.Bisnovatyi-Kogan. Magnetorotational Neutron Star Kicks, Physical Review D (Q1), 110, 8, 083025 (2024) https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.083025
- I.A.Kondratiev, S.G.Moiseenko, G.S.Bisnovatyi-Kogan. Asymmetric magnetorotational supernovae for various stellar masses, Fluid Dynamics (2025) (accepted).
Источник информации: пресс-служба ИКИ РАН
Источник фото: ru.123rf.com
