Magnetary: gwiazdy neutronowe z kopnięciem

Gwiazdy neutronowe są dziwnymi, zagadkowymi obiektami w galaktyce. Były badane przez dziesięciolecia, gdy astronomowie mają lepsze instrumenty do ich obserwacji. Pomyśl o drżącej, solidnej kuli neutronów ściśniętych razem w przestrzeni wielkości miasta.

Szczególnie jedna klasa gwiazd neutronowych jest bardzo intrygująca; nazywane są „magnetarami”. Nazwa pochodzi od tego, czym są: obiekty o niezwykle silnych polach magnetycznych. Podczas gdy normalne same gwiazdy neutronowe mają niewiarygodnie silne pola magnetyczne (rzędu 10¹² Gauss, dla tych z was, którzy lubią śledzić te rzeczy), magnetary są wielokrotnie silniejsze. Najpotężniejsze mogą być w TRILIONIE Gaussa! Dla porównania, siła pola magnetycznego Słońca wynosi około 1 Gaussa; średnia siła pola na Ziemi wynosi pół Gaussa. (Gauss to jednostka miary, której naukowcy używają do opisania siły pola magnetycznego.)

Jak powstają magnetary? Zaczyna się od gwiazdy neutronowej. Powstają, gdy masywnej gwiazdy zabraknie paliwa wodorowego, aby spalić się w jej rdzeniu. W końcu gwiazda traci zewnętrzną otoczkę i zapada się. Wynik to

Podczas supernowej rdzeń supermasywnej gwiazdy zostaje wciśnięty w kulę o średnicy zaledwie około 40 kilometrów (około 25 mil). Podczas ostatniej katastrofalnej eksplozji rdzeń zapada się jeszcze bardziej, tworząc niesamowicie gęstą kulę o średnicy około 20 km lub 12 mil.

To niewiarygodne ciśnienie powoduje, że jądra wodoru pochłaniają elektrony i uwalniają neutrina. Po zapadnięciu się jądra powstaje masa neutronów (składowych jądra atomowego) o niewiarygodnie wysokiej grawitacji i bardzo silnym polu magnetycznym.

Aby uzyskać magnetar, potrzebujesz nieco innych warunków podczas zapadania się gwiezdnego rdzenia, które tworzą końcowy rdzeń, który obraca się bardzo wolno, ale ma również znacznie silniejsze pole magnetyczne.

Zaobserwowano kilkadziesiąt znanych magnetarów, a inne możliwe wciąż są badane. Jednym z najbliższych jest odkrycie w gromadzie gwiazd oddalonej od nas o 16 000 lat świetlnych. Gromada nazywa się Westerlund 1 i zawiera jedne z najbardziej masywnych gwiazd o sekwencji głównej wszechświat. Niektóre z tych gigantów są tak duże, że ich atmosfera sięgałaby orbity Saturna, a wiele z nich jest tak jasnych jak milion Słońc.

Gwiazdy w tej gromadzie są dość niezwykłe. Ponieważ wszystkie z nich mają masę od 30 do 40 razy większą niż Słońce, gromada jest dość młoda. (Bardziej masywne gwiazdy starzeją się szybciej.) Ale to oznacza również, że gwiazdy, które już opuściły główna sekwencja zawierał co najmniej 35 mas Słońca. To samo w sobie nie jest zaskakującym odkryciem, jednak późniejsze wykrycie magnetara pośród Westerlund 1 wywołało wstrząsy w świecie astronomii.

Konwencjonalnie gwiazdy neutronowe (a zatem magnetary) powstają, gdy gwiazda o masie 10–25 Słońca opuszcza główną sekwencję i umiera w masywnej supernowej. Jednak wszystkie gwiazdy w Westerlund 1 uformowały się w tym samym czasie (i biorąc pod uwagę masa jest kluczowym czynnikiem w szybkości starzenia) pierwotna gwiazda musiała być większa niż 40 Słońca szerokie rzesze.

Nie jest jasne, dlaczego ta gwiazda nie zapadła się w czarną dziurę. Jedną z możliwości jest to, że być może magnetary tworzą się zupełnie inaczej niż normalne gwiazdy neutronowe. Może istniała gwiazda towarzysząca oddziałująca z rozwijającą się gwiazdą, co spowodowało, że przedwcześnie wydała znaczną część swojej energii. Duża część obiektu mogła uciec, pozostawiając za mało, aby w pełni przekształcić się w czarną dziurę. Jednak nie wykryto towarzysza. Oczywiście gwiazda towarzysząca mogła zostać zniszczona podczas interakcji energetycznych z progenitorem magnetara. Najwyraźniej astronomowie muszą badać te obiekty, aby dowiedzieć się więcej na ich temat i jak się tworzą.

Jakkolwiek rodzi się magnetar, jego niewiarygodnie silne pole magnetyczne jest jego najbardziej charakterystyczną cechą. Nawet w odległości 600 mil od magnetara siła pola byłaby tak duża, że ​​dosłownie rozerwałaby ludzką tkankę. Gdyby magnetar unosił się w połowie drogi między Ziemią a Księżycem, jego pole magnetyczne byłoby wystarczająco silne, aby się podnieść metalowe przedmioty, takie jak długopisy lub spinacze z kieszeni, i całkowicie rozmagnesuj wszystkie karty kredytowe Ziemia. To nie wszystko. Otoczenie promieniowania wokół nich byłoby niezwykle niebezpieczne. Te pola magnetyczne są tak silne, że z łatwością przyspieszają cząstki emisje rentgenowskie i promieniowanie gamma fotony, światło o najwyższej energii w wszechświat.

Edytowane i zaktualizowane przez Carolyn Collins Petersen.