Самое сильное прямое измеренное магнитное поле во Вселенной на сегодняшний день

Магнитное поле вблизи поверхности нейтронной звезды можно измерить напрямую и точно только путем поиска характеристик циклотронного резонансного рассеяния (CRSF). Широкий энергетический охват Insight-HXMT и большая площадь сбора в диапазоне жесткого рентгеновского излучения позволили обнаружить CRSF с самой высокой энергией, известной на сегодняшний день.

В 2020 году команда Insight-HXMT сообщила об обнаружении линии циклотронного поглощения 90 кэВ от нейтронной звезды в двойной рентгеновской системе GRO J1008-57, соответствующей поверхностному магнитному полю в 1 миллиард Тесла. рекорд для прямого измерения самого сильного магнитного поля Вселенной в то время. Команда Insight-HXMT недавно обнаружила линию циклотронного поглощения с энергией 146 кэВ в двойной нейтронной звезде Swift J0243.6+6124, что соответствует поверхностному магнитному полю более 1,6 миллиарда Тесла.

Это новое измерение регистрирует линию циклотронного поглощения с самой высокой энергией и прямое измерение самого сильного магнитного поля во Вселенной.

Считается, что циклотронные линии поглощения вызваны резонансным рассеянием и, следовательно, поглощением рентгеновских лучей электронами, движущимися вдоль сильных магнитных полей. Это явление можно использовать для непосредственной оценки напряженности магнитного поля вблизи поверхности нейтронной звезды, поскольку энергия поглощающей структуры соответствует напряженности поверхностного магнитного поля нейтронной звезды.

Циклотронная линия поглощения Swift J0243.6+6124, первого ультраяркого рентгеновского пульсара Млечного Пути, была окончательно идентифицирована с помощью Insight-HXMT в результате обширных широкополосных исследований его вспышки. При значимости обнаружения, почти в десять раз превышающей стандартное отклонение, эта линия указывала на энергию до 146 кэВ, что эквивалентно поверхностному магнитному полю более 1,6 миллиарда Тесла.

Это не только самое сильное непосредственно измеренное магнитное поле во Вселенной на сегодняшний день, но и первое обнаружение циклотронной линии поглощения электронов в сверхярком рентгеновском источнике, что обеспечивает прямое измерение поверхностного магнитного поля звезды нейтронов.

Считается, что поверхностные магнитные поля нейтронных звезд имеют сложную структуру, варьирующуюся от дипольных полей очень далеко от нейтронной звезды до мультиполярных полей, влияющих только на область, близкую к нейтронной звезде. Однако большинство предыдущих косвенных оценок магнитных полей нейтронных звезд касались только дипольных полей.

На этот раз прямое измерение магнитного поля с помощью Insight-HXMT на основе циклотронной линии поглощения примерно на порядок больше, чем оценка с использованием косвенных средств. Это первое конкретное свидетельство того, что структура магнитного поля нейтронной звезды более сложна, чем традиционное симметричное дипольное поле. Он также обеспечивает первое измерение несимметричной составляющей магнитного поля нейтронной звезды.

Ссылка на дневник:

Лин-Да Конг, Шу Чжан и др. Insight-HXMT Открытие CRSF с наивысшей энергией первого галактического быстрого сверхяркого рентгеновского пульсара J0243.6+6124. Опубликовано 28 июня 2022 г. Автор(ы). Опубликовано Американским астрономическим обществом. DOI: 10.3847/2041-8213/ac7711