В исследовании, опубликованном в журнале Science, описывается анализ данных со спутника NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), которые показывают, что сильно намагниченная мертвая звезда, известная как магнетар, имеет твердую поверхность без атмосферы. Исследование, проведенное под руководством ученых из Университета Падуи, представляет собой первый случай наблюдения поляризованного рентгеновского излучения от магнитара.

IXPE, результат сотрудничества NASA и Итальянского космического агентства, позволяет ученым исследовать рентгеновское излучение в космосе, измеряя его поляризацию — направление колебаний световых волн. Команда изучила магнетар 4U 0142+61, расположенный в созвездии Кассиопеи примерно в 13 000 световых лет от Земли.

Магнитары — это нейтронные звезды — очень плотные остатки ядер массивных звезд, которые взорвались как сверхновые в конце своей жизни. В отличие от других нейтронных звезд, они обладают огромным магнитным полем — самым мощным во Вселенной. Они испускают яркое рентгеновское излучение и демонстрируют неустойчивые периоды активности, с испусканием вспышек, которые могут высвободить всего за одну секунду количество энергии, в миллионы раз большее, чем наше Солнце излучает за один год. Считается, что они питаются от своих сверхмощных магнитных полей, в 100–1000 раз сильнее, чем у обычных нейтронных звезд.

Исследовательская группа обнаружила гораздо более низкую долю поляризованного света, чем можно было бы ожидать, если бы рентгеновские лучи проходили через атмосферу. Поляризованный свет — это свет, в котором колебания происходят в одном направлении, то есть электрические поля вибрируют только в одном направлении.

Для астрономов это открытие стало неожиданностью. По все видимости, газ звезды достиг критической точки и затвердел так же, как вода может превратиться в лед. Это результат невероятно сильного магнитного поля звезды. Но, как и в случае с водой, температура также является фактором — более горячий газ потребует более сильного магнитного поля, чтобы стать твердым.

Следующим шагом является наблюдение за более горячими нейтронными звездами с аналогичным магнитным полем, чтобы исследовать, как взаимодействие между температурой и магнитным полем влияет на свойства поверхности звезды.

Считается, что твердая кора звезды состоит из решетки ионов, удерживаемых магнитным полем. Атомы были бы не сферическими, а вытянутыми в направлении магнитного поля. До сих пор ведутся споры о том, есть ли у магнетаров и других нейтронных звезд атмосферы. Тем не менее, новая работа является первым наблюдением нейтронной звезды, которое подтверждает наличие только твердой коры.