Как масса пробуждает магнитный вулкан в нейтронной звезде ✛

Оригинал: "Beyond Spin: QCD Magnetars"
· Rachid Ouyed
arXiv:2607.17556v1 · 2026-07-20 · CC BY 4.0 · 2 мин
Масса нейтронной звезды, а не её вращение, рождает магнитных монстров.

В 2024 году телескоп CHIME за час поймал больше 700 быстрых радиовсплесков от одной нейтронной звезды. Это был гипер-активный магнетар — звезда с магнитным полем в 10¹⁵ гаусс (у магнита на холодильнике — около 100 гаусс). Главный секрет такой силы — «спящий вулкан» внутри.

Если нейтронная звезда рождается с массой больше 2,1 солнечной, в её центре появляется ядро из кварков — частиц, из которых состоят протоны и нейтроны. Пока звезда быстро вращается (период короче 5,5 миллисекунд), это ядро остаётся спокойным. Вращение, как обруч, сдерживает его. Но со временем звёздная эволюция приводит к замедлению. Когда период вырастает до критического, давление падает, и ядро взрывается — происходит фазовый переход, похожий на то, как вода превращается в лёд, только здесь нейтроны распадаются на свободные кварки. Кварки выстраиваются в строгом порядке и становятся мощнейшим постоянным магнитом. В этот миг внутри рождается поле в 10¹⁸ гаусс.

Энергия магнитного поля в одном кубическом сантиметре такого ядра сравнима с энергией, которую Солнце излучает за целый век.

Это поле прорывается наружу, и на поверхности возникает магнетар с полем около 10¹⁵ гаусс. Взрыв пробудившегося вулкана может объяснить множество космических явлений. Если он случается в плотной оболочке — астрономы видят сверхъяркую сверхновую. Если излучение пробивает остатки — регистрируется быстрый радиовсплеск. Выброшенное вещество, богатое нейтронами, создаёт тяжёлые элементы в ходе быстрого захвата нейтронов и порождает килоновую — слабое инфракрасное свечение. Иногда при этом выбрасывается струя частиц, и наблюдается гамма-всплеск. А изучать такие события можно сразу в разных диапазонах — это многоканальная астрономия. Ещё Фриц Цвикки предполагал, что нейтронные звёзды рождаются в сверхновых, а Джоселин Белл в 1967 году открыла первые пульсары. Позже Субраманьян Чандрасекар показал, что у звёзд есть предел массы, после которого они коллапсируют. Теперь такой же критический порог — около 2,1 массы Солнца — определяет, проснётся ли магнитный вулкан внутри нейтронной звезды. Так спящие десятилетиями гиганты заявляют о себе яркими вспышками, и астрономы готовятся ловить их пробуждение.

Магнитное поле в проснувшемся ядре настолько сильное, что если бы оно заполнило Землю, его энергия равнялась бы всей энергии, излучаемой Солнцем за миллиард лет.

t_{\rm NS,SpD} \simeq 6.3\times 10^{4}\, {\rm yr} \times \left(\frac{P_0}{0.2\, {\rm s}}\right)^2 \left(\frac{B_0}{10^{12.5}\, {\rm G}}\right)^{-2}
Время, за которое период вращения увеличивается вдвое под действием магнитодипольного излучения.
t'_{\rm HS,SpD} \sim 12.7\, {\rm yr} \times \left(\frac{P_{\rm HS}}{0.28\, {\rm s}}\right)^2 \left(\frac{B_{\rm HS}}{10^{15}\, {\rm G}}\right)^{-2}
Время, за которое QCD-магнетар расходует свою ротационную энергию после кварк-новой.
Учёные
Albert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard FeynmanRussell HulseSubrahmanyan Chandrasekhar
Понятия
гиперон магниторотационная сверхновая кварк-глюонная плазма килоновая нуклеосинтез в сверхновых излучение света нейтронной звездой кварковая звезда квантовая хромодинамика слияние гамма-всплеска пульсации магнитара в гамма-всплесках барион радиопульсар пульсар звёздный нуклеосинтез рентгеновское излучение ядерный спин крабовидная туманность сильное взаимодействие адрон реликтовое нейтрино