Оригинальная — и довольно спорная — гипотеза о природе магнитного поля пульсара, тем не менее, объясняет многие странности этих экзотических объектов.
Нейтромагнетизм: Постоянство нейтронов

Пульсары можно назвать одними из самых необычных объектов Вселенной. Считается, что они представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды, из магнитных полюсов которых исходят узкие потоки излучения: поскольку магнитные полюса не совпадают с полюсами оси вращения, эти потоки лишь периодически оказываются направлены в нашу сторону, из-за чего пульсар выглядит, как пульсирующий с определенной точной периодичностью.

Пульсары хранят массу загадок — в частности, о происхождении их мощного магнитного поля. Принято считать, что возникает оно в результате вращения, из-за движения заряженных частиц — однако в теории эти частицы в подобных условиях должны вести себя, как сверхтекучая жидкость, и в конечном итоге выстроиться вдоль оси вращения, так что магнитное поле исчезнет. Вдобавок, токи в сверхтекучей жидкости крайне нестабильны, что должно было бы приводить к нестабильности магнитного поля. Однако постоянство пульсаров просто поразительно — поначалу их даже приняли за объекты искусственного происхождения.

Еще одна трудность состоит в объяснении колоссальных величин, которых достигает напряженность магнитного поля пульсара. Опять же, наиболее общепринято считать, что возникает она в ходе взрыва сверхновой, в котором гибнет массивная звезда и рождается быстро вращающаяся нейтронная — при этом могучее магнитное поле исходной звезды некоторым образом «концентрируется» в получающемся пульсаре. С этим объяснением тоже не все однозначно, ведь во взрыве сверхновой звезда теряет колоссальные количества вещества, а вместе с ним — и источник, способный создавать магнитное поле. При этом индукция магнитного поля пульсара может достигать невероятных 1012 Тл, куда больше, чем у самой звезды (для сравнения: для магнитосферы Земли этот показатель составляет около 10−5, а в солнечных пятнах может достигать 10 Тл).

Возможно, прояснит эту запутанную ситуацию интересная идея, выдвинутая работающими в Швеции учеными Йоханом Хэнсоном (Johan Hansson) и Анной Понга (Anna Ponga). Авторы замечают, что магнитное поле может порождать не только движение заряженных частиц, но и просто упорядоченное расположение составляющих вещество частиц — такое, при котором их атомные магнитные моменты оказываются параллельны друг другу. Такой феномен известен нам под названием ферромагнетизма.

По мысли Хэнсона и Понги, в ходе рождения нейтронной звезды происходит упорядочивание магнитных моментов нейтронов, при котором они находятся в выгодном состоянии с минимальной свободной энергией. Система же в целом приобретает спонтанную, самопроизвольную намагниченность. Иначе говоря, в отличие от Земли или Солнца, нейтронная звезда является постоянным магнитом — примерно таким, с какими мы не раз играли в детстве… «нейтромагнетиком».

Такой «нейтромагнетик», как и ферромагнетик, должен отличаться высокой стабильностью, а ориентация его силовых линий должна совпадать с ориентацией магнитного поля исходной звезды. Оно, будучи намного слабее, служит своего рода зародышем, обеспечивающим формирование «нейтромагнетика» и обуславливающим расположение его полюсов. Отметим — что при этом полюса, действительно, не обязаны совпадать с осью вращения получающегося пульсара.

Более того, исходя из массы нейтронной звезды (в принципе, они не отличаются большим разнообразием), авторы подсчитали максимальную силу магнитного поля, которую способен создавать такой «нейтромагнетик» — и пришли как раз к известной нам величине. Словом, все, как будто, верно. А главное — вполне проверяемо, хотя бы уже потому, что если попытаться найти пульсар с магнитным полем сильнее 1012 Тл, это сразу опровергнет построения Хэнсона и Понги.

С другой стороны, сама эта интересная гипотеза ставит новые вопросы. Прежде всего, о том, возможен ли вообще процесс упорядочивания частиц в ходе формирования нейтронной звезды, ведь он, казалось бы, противоречит такому фундаментальному принципу, как принцип Паули. Хотя сами авторы указывают, что на сей счет данные противоречивы и замечают, что физика таких экстремальных состояний и при таких экстремальных условиях далеко не полностью ясна, так что вполне могут существовать и даже столь удивительные состояния, как «нейтромагнетики».

По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog