магнитное торможение двойной звезды

Осьминог, раскинув щупальца, ждёт. Никто не управляет его руками из единого центра, но стоит добыче коснуться одной из них, как все восемь оборачиваются вокруг неё. Похожий трюк физики воспроизвели в лаборатории с телом, у которого нет ни нейронов, ни мышц: звёздный полимер с самодвижущимися руками. Полимер собрали из маленьких цилиндрических виброботов на вибрирующей пластине.

Стелларатор — термоядерный реактор, напоминающий хитроумно скрученный магнитный кокон. Его задача — удержать раскалённую плазму, чтобы ядра водорода сливались и давали энергию. Но трёхмерная форма кокона создаёт щели: некоторые частицы вылетают наружу, особенно самые быстрые ионы, которые несут главный жар.

Две звезды кружатся друг вокруг друга, постепенно сближаясь. Их танец теряет энергию, и эта энергия уходит в пространство — в виде гравитационных волн, а иногда и других полей.

Свет от самого начала мироздания летит к нам 13,8 миллиарда лет. За это время его поляризация — направление колебаний электромагнитной волны — могла испытать поворот, словно стрелка компаса, которую незаметно подкрутили.

Квантовая запутанность — явление, при котором состояния двух или более частиц оказываются взаимосвязанными независимо от расстояния между ними — обычно связывает внутренние свойства, такие как спин или поляризация. Однако в новой работе впервые реализована запутанность самих положений двух атомов в пространстве.

Внутри нейтронной звезды материя сжата так сильно, что атомные ядра слипаются в длинные тяжи и плоские листы. Астрофизики называют эти структуры ядерными макаронами. На их поверхности плотность вещества падает почти до нуля — как если бы вы вынырнули из густого киселя в разреженный воздух. Именно этот резкий перепад и создаёт необычный эффект.

Уличный фонарь мигает, когда мимо проходит человек. Примерно так ведёт себя ближайшая к нам звезда — Проксима Центавра. Она вспыхивает в ответ на движение своих планет. Астрономы наблюдали эту звезду с помощью очень чувствительного прибора — спектрографа ESPRESSO. Он ловит свет и раскладывает его по цветам, как призма.

Держать в уме номер телефона, пока набираешь его, — рабочая память. В мозге за это отвечает группа клеток, которые посылают сигналы друг другу, как люди, передающие ведро по цепочке. Но у каждой передачи есть цена: нужны вещества-посредники, и они расходуются. Если их не пополнять, цепочка остановится и мысль пропадёт.

Две звезды кружатся вокруг общего центра, поглощая газ из окружающего облака. Вокруг каждой звезды и вокруг всей пары образуются вращающиеся диски газа. Из этих дисков, как из шлангов, вырываются струи. Внутри дисков газ постоянно перемешивается — так работает магнитная неустойчивость.

Когда два тяжёлых тела сталкиваются, они не всегда остаются на месте. Чёрные дыры при слиянии получают мощный пинок — как отдача от выстрела, только вместо пороха работает искривление пространства. Этот пинок может выбросить новую дыру из центра галактики или даже за её пределы.

Звезда 31 Орла — это пожилая звезда, которая раздулась и стала субгигантом. Когда-то она была похожа на Солнце, но теперь остыла и увеличилась в размерах. Вращается она очень медленно — один оборот занимает много дней.

Представьте фигуриста, который замедляет вращение, разводя руки в стороны. Похожий механизм действует в тесных парах звёзд, где одна из них — звезда-донор — перекачивает вещество на белого карлика. Магнитное поле донора, состоящего в основном из водорода, захватывает утекающий газ и отбрасывает его прочь, словно руки фигуриста, вытягивающие момент вращения наружу.

Волчок крутится всё медленнее и медленнее, пока не замирает. У нейтронных звёзд — сверхплотных остатков взорвавшихся светил — есть свой «период замирания».

Обычная плитка укладывается в периодический рисунок — мотив повторяется снова и снова. Но атомы, эти фундаментальные «кирпичики» вещества, демонстрируют куда более изощрённое поведение: при определённых условиях они самопроизвольно выстраиваются в сложную мозаику, где узор никогда не повторяется, — подобно старинным изразцовым панно с их непериодической, но строгой гармонией.

Два листа, сложенные в стопку, ведут себя иначе, чем по отдельности. Так и в мире двумерных кристаллов: если взять два слоя вещества толщиной в один атом и положить их друг на друга с небольшим сдвигом, их магнитные свойства могут полностью измениться. Именно это показали расчёты для соединений MA₂Z₄ — родственников широко известного MoS₂, открытых в 2020 году.

Молодая звезда RY Tau похожа на капризный волчок. Вокруг нее крутится плоский диск из газа и пыли — остатки того облака, из которого звезда родилась. Часть вещества из диска звезда притягивает к себе, как пылесос, а часть выбрасывает обратно узким конусом ветра, как фонтан. Астрономы 11 лет, с 2013 по 2024 год, каждую ясную ночь записывали спектр звезды и ее яркость.

Тринадцать лет подряд космическая обсерватория Swift записывала рентгеновское «дыхание» пульсара GX 301-2. Каждые несколько минут прибор BAT фиксировал, сколько жёсткого излучения приходит от этой пары — нейтронной звезды и её массивного компаньона. Если наложить все записи на один график, видно не ровную линию, а волны: яркость то растёт, то падает.

Космос в этом сценарии работает как гигантский бильярдный стол. Массивные внешние планеты — газовые гиганты вроде Юпитера — выступают в роли тяжёлых шаров. При тесных сближениях они передают часть своей орбитальной энергии лёгким внутренним мирам — планетам земного типа. Такой гравитационный «удар кием» способен вышвырнуть небольшую планету из родительской звёздной системы.

Молодая звезда напоминает многослойный волчок: её внешние слои вращаются медленнее, а внутренние — быстрее. Это явление называют дифференциальным вращением. Магнитное поле здесь — как прочные нити, связывающие эти слои. Когда скорости разные, нити начинают скручиваться и натягиваться всё сильнее.

Когда две звезды сближаются в космическом танце, их движение сопровождается дополнительным покачиванием — следствием искривления пространства-времени (эффект, предсказанный Эйнштейном в общей теории относительности). Планета, обращающаяся вокруг этой пары, тоже подвержена покачиванию.

Во время сезонных миграций птицы ориентируются по магнитному полю Земли. Ключ к этой способности — белок криптохром, обнаруженный в их глазах. Он улавливает солнечный свет, особенно его синюю часть, и запускает фотохимическую реакцию.