Científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, Instituto de Investigaciones Espaciales de la Academia de Ciencias de Rusia (IKI), y el Observatorio Pulkovo descubrió una estrella de neutrones única, cuyo campo magnético es aparente solo cuando la estrella se ve bajo un cierto ángulo en relación con el observador. Previamente, todas las estrellas de neutrones podrían agruparse en dos grandes familias:la primera incluía objetos donde el campo magnético se manifiesta durante todo el ciclo de giro, y el otro incluía objetos donde el campo magnético no se mide en absoluto. La estrella de neutrones GRO J2058 + 42 estudiada por los investigadores ofrece una idea de la estructura interna del campo magnético de una estrella de neutrones solo en una determinada fase de su período de rotación. El trabajo fue publicado en el Cartas de revistas astrofísicas .

La estrella de neutrones en el sistema GRO J2058 + 42 fue descubierta hace casi un cuarto de siglo con el Observatorio de Rayos Gamma de Compton (CGRO) en los EE. UU. Pertenece a la clase de los llamados púlsares de rayos X transitorios. Este objeto fue estudiado con diferentes instrumentos y nada lo distingue de otros objetos de su clase. Solo observaciones recientes con el observatorio espacial NuSTAR que tiene una combinación sobresaliente de resolución de alta energía ( <400 eV) y rango de energía extremadamente amplio (3-79 keV), permitió a los científicos detectar una característica peculiar en la emisión del púlsar, potencialmente convirtiéndolo en el primer objeto de su propia familia.

Se registró una línea de absorción de ciclotrón en el espectro de energía de la fuente que permite estimar la intensidad del campo magnético de la estrella de neutrones. Tal fenómeno de observación (línea de ciclotrón) no es nuevo y actualmente se observa en aproximadamente 30 púlsares de rayos X. La singularidad del descubrimiento de los científicos rusos es que esta línea se manifiesta solo cuando la estrella de neutrones se ve en un cierto ángulo en relación con el observador. Este descubrimiento fue posible gracias a un análisis "tomográfico" detallado del sistema. Los espectros de rayos X de la estrella de neutrones GROJ2058 + 42 se midieron desde diez direcciones diferentes y solo en una de ellas se encontró una depresión significativa en la intensidad de emisión alrededor de 10 keV. Esta energía corresponde aproximadamente a la fuerza del campo magnético de 1012 G en la superficie de la estrella de neutrones. El resultado obtenido es especialmente interesante debido a un registro simultáneo de armónicos superiores de la línea del ciclotrón en la misma fase de rotación de la estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones son objetos superdensos con un radio de unos 10 km y una masa de 1,4-2,5 veces la masa del Sol. Las estrellas de neutrones nacen como resultado de explosiones de supernovas que pueden llevar a tal compresión de la materia que los electrones se fusionan con protones y forman neutrones. resultando en masas colosales en pequeños volúmenes. Es más, la fuerza del campo magnético en la superficie de la estrella de neutrones después del colapso puede llegar a 1011-1012 G (que es decenas de millones de veces más alta que la alcanzada en los laboratorios terrestres más poderosos). Típicamente, las estrellas de neutrones tienen una configuración dipolar del campo magnético, es decir. tienen dos polos (similar a la Tierra, que tiene los polos magnéticos Norte y Sur).

Algunas de las estrellas de neutrones pueden formar sistemas binarios con estrellas normales, capturando materia de sus compañeros normales y acrecentándola en polos magnéticos Este proceso es algo similar a la Tierra capturando partículas de viento solar, lo que da lugar a un fenómeno conocido como aurora. Si el eje de rotación de la estrella de neutrones no coincide con su eje magnético, el observador registrará una señal periódica, como uno de un faro, y la estrella aparece como un púlsar de rayos X.

GRO J2058 + 42 es un púlsar de rayos X muy peculiar porque su emisión solo se puede observar durante estallidos brillantes. Tal comportamiento se explica por el hecho de que la estrella compañera en este sistema pertenece a las llamadas estrellas de clase Be. Tales estrellas giran alrededor de su eje tan rápidamente que se forma un disco de materia que fluye hacia afuera (o lo que se denomina una disminución) alrededor de su ecuador. A medida que la estrella de neutrones se mueve alrededor de un componente normal de masa alta, la materia de tal disco comienza a fluir a su superficie, que lleva a un arrebato, o un rápido aumento de luminosidad. Estos son momentos ideales para estudiar las propiedades físicas de tales objetos.

Estos estudios suelen complicarse por el hecho de que los estallidos en la mayoría de estos sistemas son bastante raros y no se pueden predecir de forma fiable. Por lo tanto, Es importante organizar rápidamente las observaciones con los observatorios espaciales cuando sucedan tales eventos. Los científicos de los institutos antes mencionados tuvieron la suerte de captar el comienzo de un nuevo estallido de GRO J2058 + 42 y organizar rápidamente una serie de observaciones con el observatorio NuSTAR. Estas observaciones mostraron que el campo magnético se manifiesta solo durante ciertas fases de la rotación de la estrella de neutrones. lo que puede apuntar a su configuración inusual o peculiaridades en la geometría del sistema. Los resultados obtenidos fueron tan intrigantes que los científicos rusos contactaron a sus colegas del equipo NuSTAR y sugirieron realizar observaciones adicionales que confirmaron los hallazgos iniciales.

En general, Las posibles inhomogeneidades en la estructura del campo magnético de las estrellas de neutrones se predijeron mediante cálculos teóricos, pero anteriormente se creía que tales inhomogeneidades se formaban solo a través de breves estallidos, observado desde magnetares. El descubrimiento de los científicos rusos demostró por primera vez que el campo magnético de una estrella de neutrones tiene una estructura considerablemente más compleja de lo que se creía anteriormente. y que esta compleja estructura puede conservar su forma durante bastante tiempo y ser una propiedad fundamental de un objeto.

Alexander Lutovinov, Profesor de la Academia de Ciencias de Rusia, Director Adjunto de Investigación del Instituto de Investigaciones Espaciales, Profesor MIPT, y uno de los autores del descubrimiento, dijo, "La estructura de los campos magnéticos de las estrellas de neutrones es una cuestión fundamental de su formación y evolución. Por un lado, la estructura dipolar de la estrella progenitora debe conservarse durante el colapso, pero en la otra mano, incluso nuestro propio Sol tiene inhomogeneidades de campo magnético local que se manifiestan como manchas solares. También se predijeron teóricamente estructuras similares para las estrellas de neutrones. Es genial presenciarlos en datos reales por primera vez. Los teóricos ahora tendrán nuevos datos fácticos para su modelado, y tendremos una nueva herramienta para estudiar los parámetros de las estrellas de neutrones ".