Ένα αστέρι νετρονίων με ιδιαίτερα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Magnetar - Περιοδικό «Όλα για το Διάστημα». Δύο τύποι άστρων νετρονίων

> Magnetars

Βρίσκω, τι είναι ένα μαγνητάρι: περιγραφή αστεριών νετρονίων με ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ιστορικό έρευνας με φωτογραφία, γείτονας του Γαλαξία, πόση ενέργεια εκπέμπει.

Αν και το Σύμπαν συναρπάζει με τα εκπληκτικά του αντικείμενα, αυτό απέχει πολύ από το πιο φιλικό μέρος. Χρειάζονται περίπου 80-100 χρόνια στη Γη για να σε σκοτώσει. Αλλά υπάρχει ένα μέρος όπου θα πεθάνεις σε κλάσμα του δευτερολέπτου. Γνωρίστε λοιπόν μαγνητάρια.

Όταν τα υπερμεγέθη αστέρια εκρήγνυνται, ένα αστέρι νετρονίων μπορεί να σχηματιστεί στη θέση τους. Το ετοιμοθάνατο ουράνιο σώμα δεν έχει πλέον αρκετή ελαφριά πίεση για να κρατήσει τη βαρύτητα. Η δύναμη είναι τόσο ισχυρή που τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια ωθούνται στο διάστημα, σχηματίζοντας νετρόνια. Και τι έχουμε; Νετρόνια! Μια στερεή μάζα νετρονίων.

Εάν έχει σχηματιστεί ένα αστέρι νετρονίων, τότε παίρνουμε . Η προηγουμένως συσσωρευμένη μάζα συμπιέζεται σε μια μικροσκοπική «μπάλα» που περιστρέφεται εκατό φορές το δευτερόλεπτο. Αλλά αυτό δεν είναι το πιο περίεργο πράγμα. Από τα δέκα αστέρια νετρονίων που έχουν εμφανιστεί, θα υπάρχει πάντα ένα μάλλον παράξενο, που ονομάζεται μαγνητάρι. Πρόκειται για αστέρια νετρονίων που βγήκαν από σουπερνόβα. Αλλά στη διαδικασία του σχηματισμού, συμβαίνουν ασυνήθιστα πράγματα. Τι ακριβώς? Το μαγνητικό πεδίο γίνεται τόσο έντονο που οι επιστήμονες δεν μπορούν να καταλάβουν από πού προέρχεται.

Μερικοί πιστεύουν ότι όταν το σπιν, η θερμοκρασία και το μαγνητικό πεδίο ενός αστέρα νετρονίων συγκλίνουν σε ένα τέλειο σημείο, λαμβάνουμε ένα δυναμό που ενισχύει το μαγνητικό πεδίο 1.000 φορές.

Αλλά οι πρόσφατες ανακαλύψεις έδωσαν περισσότερες ενδείξεις. Οι επιστήμονες βρήκαν έναν μαγνήτη που απομακρύνεται από. Έχουμε ήδη μπορέσει να παρατηρήσουμε τέτοια αντικείμενα όταν ένα αστέρι στο σύστημα εκρήγνυται με τη μορφή σουπερνόβα. Δηλαδή, ήταν μέρος του δυαδικού συστήματος.

Κατά τη διάρκεια της συνεργασίας, τα αντικείμενα περιφέρονταν το ένα δίπλα στο άλλο (πιο κοντά στην απόσταση Γης-Ήλιου). Αυτή η απόσταση ήταν αρκετή για την ανταλλαγή υλικού. Το μεγάλο αστέρι άρχισε να πεθαίνει πρώτο, δίνοντας τη μάζα του στο μικρότερο. Αυτό την έκανε να χαλαρώσει και να δώσει πίσω τη μάζα. Ως αποτέλεσμα, το μικρότερο εκρήγνυται σαν σουπερνόβα, ρίχνοντας το δεύτερο σε μια νέα τροχιά. Αντί να σχηματίσουμε ένα αστέρι νετρονίων, πήραμε ένα μαγνήτη.

Η δύναμη του παρατηρούμενου μαγνητικού πεδίου είναι απλά εκπληκτική! Κοντά στη Γη, χρειάζονται 25 gauss, και στην επιφάνεια βιώνουμε μόνο λιγότερο από 0,5 gauss. Ένα αστέρι νετρονίων έχει ένα τρισεκατομμύριο γκαους, αλλά οι μαγνήτες ξεπερνούν αυτό το σημάδι κατά 1000 φορές!

Τι θα γινόταν αν ήσουν εκεί; Λοιπόν, μέσα σε 1.000 χλμ., το μαγνητικό πεδίο είναι αρκετά ισχυρό για να σας διαλύσει σε ατομικό επίπεδο. Το γεγονός είναι ότι τα ίδια τα άτομα παραμορφώνονται και δεν μπορούν πλέον να υποστηρίξουν το σχήμα σας.

Αλλά ποτέ δεν θα καταλάβατε τίποτα, γιατί πέθατε από έντονη ακτινοβολία και θανατηφόρα σωματίδια ενός αντικειμένου σε μαγνητικό πεδίο.

Μια άλλη μοναδικότητα των μαγνηταρών είναι ότι μπορούν να έχουν σεισμό (κούνημα). Μοιάζει με γήινο, αλλά διαδραματίζεται σε αστέρι. Ένα αστέρι νετρονίων έχει έναν εξωτερικό φλοιό που μπορεί να σπάσει, που μοιάζει με την κίνηση των τεκτονικών πλακών της Γης. Αυτό συμβαίνει όταν ένα magnetar δημιουργεί μια έκρηξη.

Το ισχυρότερο συμβάν συνέβη με το αντικείμενο SGR 1806-20, 50.000 έτη φωτός μακριά. Σε 1/10 του δευτερολέπτου, ένας από τους σεισμούς δημιούργησε περισσότερη ενέργεια από τον Ήλιο σε 100.000 χρόνια. Και αυτό δεν είναι σουπερνόβα, αλλά μόνο μια ρωγμή στην επιφάνεια!

Ευτυχώς για εμάς, αυτά τα πραγματικά θανατηφόρα αντικείμενα είναι πολύ μακριά και δεν υπάρχει καμία πιθανότητα να πλησιάσουν. Για να μάθετε περισσότερα για τα magnetars και να μάθετε περισσότερες ενδιαφέρουσες πληροφορίες, δείτε το βίντεο.

μαγνητάρια

Ο αστροφυσικός Sergei Popov για εκρήξεις ακτίνων γάμμα, ισχυρά μαγνητικά πεδία και πάλσαρ ακτίνων Χ:

«Κρυμμένα» μαγνητάρια

Ο αστροφυσικός Σεργκέι Ποπόφ για τα μαγνητάρια, τις εκρήξεις σουπερνόβα και το μαγνητικό πεδίο των άστρων:

Μερικά αστέρια μαγνητίζονται τόσο έντονα που εκπέμπουν γιγάντιες λάμψεις λόγω της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου και αλλάζουν σημαντικά τις κβαντικές ιδιότητες του κενού. Ένας «σεισμός» σε ένα μαγνητάρι απελευθερώνει τεράστια ποσότητα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας (ισοδύναμη με την ενέργεια ενός σεισμού με μέγεθος 21 βαθμών) και εκτοξεύει μια καυτή μπάλα πλάσματος, η οποία συλλαμβάνεται από ένα μαγνητικό πεδίο.

Στις 5 Μαρτίου 1979, αφού έριξαν σκάφη στη δηλητηριώδη ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, οι σοβιετικοί διαστημικοί σταθμοί Venera 11 και Venera 12 συνέχισαν την πτήση τους σε ελλειπτικές τροχιές μέσω του εσωτερικού ηλιακού συστήματος. Οι ενδείξεις των μετρητών ακτινοβολίας και στους δύο σταθμούς κυμάνθηκαν εντός 100 μετρήσεων ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, στις 10:51 ώρα Κεντρικής Ευρώπης (EST), ένα ρεύμα ακτινοβολίας γάμμα έπληξε τις συσκευές. Σε ένα κλάσμα του χιλιοστού του δευτερολέπτου, το επίπεδο ακτινοβολίας ξεπέρασε τις 200 χιλιάδες μετρήσεις ανά δευτερόλεπτο. Μετά από 11 δευτερόλεπτα. ροή ακτίνων γάμμα κάλυψε τον διαστημικό ανιχνευτή Helios-2 της NASA, ο οποίος κινούνταν επίσης σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Έγινε σαφές ότι ένα επίπεδο μέτωπο ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας πέρασε από το ηλιακό σύστημα. Σύντομα έφτασε στην Αφροδίτη και στον δορυφόρο Pioneer VenusOrbiter που περιφέρεται γύρω του, ο ανιχνευτής έφυγε από την κλίμακα. Λίγα δευτερόλεπτα αργότερα, το ρεύμα έφτασε στη Γη και καταγράφηκε από τρεις δορυφόρους Vela του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ, τον σοβιετικό δορυφόρο Prognoz-7 και το διαστημικό παρατηρητήριο Αϊνστάιν. Τελικά, στο δρόμο του μέσα από το ηλιακό σύστημα, το μέτωπο των κυμάτων χτύπησε τον Διεθνή διαστημικό σταθμό Sun-Earth Explorer.

Η έκρηξη της υψηλής ενέργειας σκληρής ακτινοβολίας γάμμα ήταν 100 φορές πιο έντονη από όλες τις προηγούμενες που προέρχονταν από έξω από το ηλιακό σύστημα και διήρκεσε μόνο 0,2 δευτερόλεπτα. Ακολούθησε ένα ρεύμα μαλακών ακτίνων Χ και ακτινοβολίας γάμμα, που πάλλονταν με περίοδο 8 δευτερολέπτων. και πέθανε μετά από τρία λεπτά. 14,5 ώρες αργότερα, στις 01:17 της 6ης Μαρτίου, μια άλλη, αλλά ασθενέστερη έκρηξη ακτίνων γάμμα παρατηρήθηκε στο ίδιο σημείο της ουράνιας σφαίρας. Τα επόμενα τέσσερα χρόνια, μια ομάδα επιστημόνων από το Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας του Λένινγκραντ. Ο A.F. Ioffe, υπό την ηγεσία του Evgeny Mazets, κατέγραψε άλλα 16 κρούσματα. Διέφεραν ως προς την ένταση, αλλά ήταν πιο αδύναμα και μικρότερα από την έκρηξη στις 5 Μαρτίου 1979.

Οι αστρονόμοι δεν έχουν δει ποτέ κάτι παρόμοιο. Πρώτον, νέες εκρήξεις συμπεριλήφθηκαν στους καταλόγους των ήδη γνωστών και μελετημένων εκρήξεων ακτίνων γάμμα (Gamma-Ray Bursts, GRB), αν και διέφεραν από αυτές κατά πολλούς τρόπους. Στη δεκαετία του '80. Ο Kevin C. Hurley του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ διαπίστωσε ότι παρόμοιες εκρήξεις σημειώθηκαν σε δύο ακόμη περιοχές του ουρανού. Όλες αυτές οι πηγές αναβοσβήνουν επανειλημμένα, σε αντίθεση με τα GRB, τα οποία αναβοσβήνουν μόνο μία φορά (βλ. #4 "Στον κόσμο της επιστήμης". Neil Gerels, Luigi Piroi και Peter Leonard "The Brightest Explosions in the Universe"). Τον Ιούλιο του 1986, σε ένα συνέδριο στην Τουλούζη, οι αστρονόμοι συμφώνησαν σχετικά με τη θέση αυτών των πηγών στον ουρανό και τις ονόμασαν "Soft Gamma Repeaters" (SGR).

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ: ΥΠΕΡΜΑΓΝΗΤΙΣΜΕΝΑ ΑΣΤΕΡΙΑ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

• Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει πολλά αστέρια που εκπέμπουν ισχυρές λάμψεις ακτίνων γάμμα και ακτίνων Χ που θα μπορούσαν να είναι εκατομμύρια φορές φωτεινότερες από οποιαδήποτε άλλη γνωστή επαναλαμβανόμενη έκρηξη. Το τεράστιο μέγεθος αυτών των ενεργειών και οι παλμοί της ακτινοβολίας δείχνουν αστέρια νετρονίων - το δεύτερο πιο ακραίο (μετά τις μαύρες τρύπες) τύπο αντικειμένων στο Σύμπαν.
• Αυτά τα αστέρια νετρονίων έχουν τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία που έχουν μετρηθεί ποτέ, γι' αυτό και ονομάζονται μαγνήτες. Οι παρατηρούμενες λάμψεις μπορούν να εξηγηθούν από μαγνητική αστάθεια παρόμοια με τους σεισμούς.
• Εκατομμύρια μαγνητάρια περνούν μέσα στον γαλαξία μας χωρίς να ανιχνευθούν παραμένουν ενεργοί μόνο για 10 χιλιάδες χρόνια.

Χρειάστηκαν άλλα επτά χρόνια πριν ο Duncan και ο Thompson, δύο από τους συγγραφείς αυτού του άρθρου, καταλήξουν σε μια εξήγηση για αυτά τα παράξενα αντικείμενα, και μόλις το 1988 η Cuveliotou και η ομάδα της βρήκαν πειστικά στοιχεία για να υποστηρίξουν το προτεινόμενο μοντέλο τους. Πρόσφατες παρατηρήσεις έδειξαν ότι όλα αυτά σχετίζονται με έναν άλλο τύπο μυστηριωδών ουράνιων σωμάτων που είναι γνωστά ως ανώμαλα πάλσαρ ακτίνων Χ (Anomalous ray ray pulsars, AXP).

Τα αστέρια νετρονίων είναι τα πιο πυκνά γνωστά ουράνια σώματα: η μάζα τους, που υπερβαίνει ελαφρώς τη μάζα του Ήλιου, είναι συγκεντρωμένη σε μια μπάλα με διάμετρο μόλις 20 km. Μελέτες SGR έχουν δείξει ότι ορισμένα αστέρια νετρονίων έχουν τόσο ισχυρό μαγνητικό πεδίο που αλλάζει σημαντικά τις ιδιότητες της ύλης μέσα στα αστέρια και την κβαντική κατάσταση του κενού γύρω τους, γεγονός που οδηγεί σε φυσικές επιδράσεις που δεν παρατηρούνται αλλού στο σύμπαν.

Κανείς δεν περίμενε

Επειδή η έκρηξη ακτινοβολίας τον Μάρτιο του 1979 ήταν τόσο ισχυρή, οι θεωρητικοί έχουν προτείνει ότι η πηγή της βρίσκεται κάπου στον Γαλαξία μας σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από μερικές εκατοντάδες έτη φωτός από τη Γη. Σε αυτή την περίπτωση, η ένταση της ακτινοβολίας ακτίνων Χ και γάμμα του αντικειμένου θα μπορούσε να βρίσκεται κάτω από τη μέγιστη σταθερή φωτεινότητα του άστρου, η οποία υπολογίστηκε το 1926 από τον Άγγλο αστροφυσικό Άρθουρ Έντινγκτον (Arthur Eddington). Καθορίζεται από την πίεση της ακτινοβολίας που διέρχεται από τα καυτά εξωτερικά στρώματα του άστρου. Εάν η ένταση της ακτινοβολίας υπερβεί αυτό το μέγιστο, τότε η πίεσή του θα υπερνικήσει τη βαρυτική δύναμη, θα προκαλέσει την εκτίναξη της ύλης του άστρου και θα παραβιάσει τη σταθερότητά του. Και η ροή ακτινοβολίας, μικρότερη από το όριο Eddington, δεν είναι δύσκολο να εξηγηθεί. Για παράδειγμα, ορισμένοι θεωρητικοί έχουν προτείνει ότι η έκρηξη ακτινοβολίας θα μπορούσε να προκληθεί από την πρόσκρουση μιας δέσμης ύλης, όπως ένας αστεροειδής ή ένας κομήτης, σε ένα αστέρι νετρονίων που βρίσκεται κοντά.

ΥΠΟΨΗΦΙΟΙ ΜΑΓΝΗΤΡΙΩΝ

Δώδεκα αντικείμενα έχουν ανακαλυφθεί στον Γαλαξία μας και στα περίχωρά του που μπορεί να είναι μαγνήτες.

Τα δεδομένα παρατήρησης ανάγκασαν τους επιστήμονες να εγκαταλείψουν αυτή την υπόθεση. Καθένας από τους διαστημικούς σταθμούς σημείωσε την ώρα άφιξης της πρώτης έκρηξης σκληρής ακτινοβολίας, η οποία επέτρεψε σε μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Thomas Kline (Thomas Litton Cline) από το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA να τριγωνοποιήσουν τη θέση της πηγής της. Αποδείχθηκε ότι συμπίπτει με το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έναν μικρό γαλαξία περίπου 170 χιλιάδες έτη φωτός μακριά από εμάς. Πιο συγκεκριμένα, η θέση της πηγής συμπίπτει με το νεαρό απομεινάρι ενός σουπερνόβα - τα φωτεινά απομεινάρια ενός αστεριού που εξερράγη στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου πριν από 5 χιλιάδες χρόνια. Αν αυτό δεν είναι τυχαίο, η πηγή πρέπει να είναι χίλιες φορές πιο μακριά από τη Γη από ό,τι αρχικά πιστεύαμε, επομένως η έντασή της πρέπει να είναι ένα εκατομμύριο φορές το όριο του Έντινγκτον. Τον Μάρτιο του 1979, αυτή η πηγή ξεχώρισε σε 0,2 δευτερόλεπτα. όση ενέργεια εκπέμπει ο Ήλιος σε περίπου 10 χιλιάδες χρόνια, και αυτή η ενέργεια συγκεντρώθηκε στην περιοχή γάμμα και δεν κατανεμήθηκε σε ολόκληρο το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Ένα συνηθισμένο αστέρι δεν μπορεί να εκπέμψει τόση ενέργεια, επομένως η πηγή πρέπει να είναι κάτι ασυνήθιστο, όπως μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων. Η επιλογή μαύρης τρύπας απορρίφθηκε επειδή η ένταση της ακτινοβολίας άλλαξε με μια περίοδο περίπου 8 δευτερολέπτων και η μαύρη τρύπα είναι ένα αντικείμενο χωρίς δομή που δεν μπορεί να εκπέμψει αυστηρά περιοδικούς παλμούς. Η συσχέτιση με ένα κατάλοιπο σουπερνόβα υποστηρίζει περαιτέρω την υπόθεση του αστεριού νετρονίων, η οποία θεωρείται τώρα ότι σχηματίζεται όταν το πυρηνικό καύσιμο στον πυρήνα ενός συνηθισμένου αστέρα μεγάλης μάζας εξαντλείται και καταρρέει υπό την επίδραση της βαρύτητας, προκαλώντας μια έκρηξη σουπερνόβα.

Ωστόσο, η ταύτιση της πηγής έκρηξης με ένα αστέρι νετρονίων δεν έλυσε το πρόβλημα. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν πολλά αστέρια νετρονίων που βρίσκονται σε υπολείμματα σουπερνόβα, είναι ραδιοπάλσαρ - αντικείμενα που εκπέμπουν περιοδικά παλμούς ραδιοκυμάτων. Ωστόσο, η πηγή της έκρηξης τον Μάρτιο του 1979 περιστράφηκε με μια περίοδο περίπου 8 δευτερολέπτων, η οποία είναι πολύ πιο αργή από την περιστροφή όλων των γνωστών μέχρι τότε ραδιοπάλσαρ. Και ακόμη και σε «ήρεμους» καιρούς, εξέπεμπε μια ακίνητη ροή ακτίνων Χ τόσο υψηλής έντασης που δεν μπορεί να εξηγηθεί η επιβράδυνση της περιστροφής ενός αστέρα νετρονίων. Είναι επίσης περίεργο το γεγονός ότι η πηγή μετατοπίζεται αισθητά από το κέντρο του υπολείμματος του σουπερνόβα. Εάν σχηματίστηκε στο κέντρο του υπολείμματος, τότε για μια τέτοια μετατόπιση θα έπρεπε να είχε αποκτήσει ταχύτητα 1.000 km / s κατά τη διάρκεια της έκρηξης, κάτι που δεν είναι τυπικό για αστέρια νετρονίων.

Τέλος, τα ίδια τα ξεσπάσματα φαίνονται ανεξήγητα. Εκρήξεις ακτίνων Χ έχουν παρατηρηθεί σε ορισμένα αστέρια νετρονίων στο παρελθόν, αλλά ποτέ δεν έχουν υπερβεί το όριο του Έντινγκτον. Οι αστρονόμοι τα απέδωσαν στις διαδικασίες της θερμοπυρηνικής καύσης υδρογόνου ή ηλίου ή σε διαδικασίες ξαφνικής συσσώρευσης σε ένα αστέρι. Ωστόσο, η ένταση των φωτοβολίδων SGR ήταν άνευ προηγουμένου και χρειαζόταν διαφορετικός μηχανισμός για να το εξηγήσει.

Πάντα επιβραδύνοντας

Η τελευταία έκρηξη ακτίνων γάμμα από μια πηγή στις 5 Μαρτίου 1979 καταγράφηκε τον Μάιο του 1983. Δύο άλλα SGR που βρίσκονται μέσα στον Γαλαξία μας ανακαλύφθηκαν το 1979 και παραμένουν ενεργά μέχρι σήμερα, παράγοντας εκατοντάδες εκλάμψεις ετησίως. Το 1998, ανακαλύφθηκε ένα τέταρτο SGR. Τρία από αυτά τα τέσσερα αντικείμενα πιθανότατα συνδέονται με υπολείμματα σουπερνόβα. Δύο από αυτά βρίσκονται κοντά σε πολύ πυκνά σμήνη με τεράστια νεαρά αστέρια, γεγονός που υποδηλώνει την προέλευσή τους από τέτοια αστέρια. Ο πέμπτος υποψήφιος SGR έχει φουντώσει μόνο δύο φορές και η ακριβής του θέση στον ουρανό δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί.

ΔΥΟ ΤΥΠΟΙ ΑΣΤΡΩΝ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

Η δομή ενός αστέρα νετρονίων βασίζεται στη θεωρία της πυρηνικής ύλης. Στον φλοιό ενός αστέρα νετρονίων, που είναι μια δομή ατομικών πυρήνων και ηλεκτρονίων, μπορούν να συμβούν αστρικοί σεισμοί. Ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από νετρόνια και πιθανώς κουάρκ. Μια ατμόσφαιρα ζεστού πλάσματος μπορεί να εκτείνεται μόνο μερικά εκατοστά.

Το 1996, οι ερευνητές Baolian L. Chang, Richard I. Epstein, Robert A. Guyer και C. AlexY oung στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος παρατήρησαν ότι οι εστίες SGR είναι παρόμοιες με τους σεισμούς: οι εκλάμψεις χαμηλότερης ενέργειας συμβαίνουν πιο συχνά. Ο Ersin Gegus, απόφοιτος του Πανεπιστημίου της Αλαμπάμα στο Huntsville, επιβεβαίωσε αυτή τη συμπεριφορά για ένα μεγάλο δείγμα φωτοβολίδων από διάφορες πηγές. Τέτοιες στατιστικές ιδιότητες είναι χαρακτηριστικές των αυτοοργάνωσων συστημάτων που φτάνουν σε μια κρίσιμη κατάσταση, στην οποία μια μικρή διαταραχή μπορεί να προκαλέσει μια αλυσιδωτή αντίδραση. Αυτή η συμπεριφορά είναι εγγενής σε μια μεγάλη ποικιλία συστημάτων - από την κατάρρευση αμμωδών πλαγιών έως μαγνητικές εκλάμψεις στον Ήλιο.

Αλλά γιατί τα αστέρια νετρονίων συμπεριφέρονται με αυτόν τον τρόπο; Η μελέτη των ραδιοπάλσαρ, τα οποία είναι ταχέως περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων με ισχυρά μαγνητικά πεδία, βοήθησε να απαντηθεί το ερώτημα. Το μαγνητικό πεδίο, που διατηρείται από ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν βαθιά μέσα στο αστέρι, περιστρέφεται μαζί με το αστέρι. Δέσμες ραδιοκυμάτων εκπέμπονται από τους μαγνητικούς πόλους του άστρου και κινούνται μέσα στο διάστημα λόγω της περιστροφής του, σαν φώτα φάρου, με αποτέλεσμα να παρατηρούνται παλμοί. Τα πάλσαρ εκπέμπουν επίσης ρεύματα φορτισμένων σωματιδίων και ηλεκτρομαγνητικά κύματα χαμηλής συχνότητας, τα οποία μεταφέρουν ενέργεια από το γωνιακό αστέρι νετρονίων, προκαλώντας σταδιακή επιβράδυνση της περιστροφής του.

Ίσως το πιο διάσημο πάλσαρ βρίσκεται στο Νεφέλωμα του Καβουριού, το απομεινάρι ενός σουπερνόβα που εξερράγη το 1054. Η περίοδος περιστροφής του είναι 33 ms σήμερα και αυξάνεται κατά 1,3 ms κάθε εκατό χρόνια. Η αντίστροφη παρέκταση δίνει μια τιμή περίπου 20 ms για την αρχική περίοδο του πάλσαρ. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η περιστροφή του πάλσαρ θα συνεχίσει να επιβραδύνεται και τελικά η συχνότητά του θα γίνει τόσο μικρή που δεν θα μπορεί να εκπέμπει ραδιοπαλμούς. Ο ρυθμός επιβράδυνσης περιστροφής έχει μετρηθεί για όλα σχεδόν τα ραδιοπάλσαρ και, σύμφωνα με τη θεωρία, εξαρτάται από την ένταση του μαγνητικού πεδίου του άστρου. Από αυτές τις παρατηρήσεις, συνήχθη το συμπέρασμα ότι τα περισσότερα νεαρά ραδιοπάλσαρ πρέπει να έχουν μαγνητικό πεδίο μεταξύ $10^(12)$ και $10^(13)$G. (Για σύγκριση, ένας μαγνήτης σε ένα ηχείο έχει πεδίο περίπου 100 gauss.)

Στην αρχή υπήρχε φούρνος θερμότητας

Ωστόσο, το ερώτημα παραμένει ανοιχτό: από πού προέρχεται το μαγνητικό πεδίο; Οι περισσότεροι αστρονόμοι υποθέτουν ότι προέκυψε σε μια εποχή που το αστέρι δεν είχε γίνει ακόμα σουπερνόβα. Όλα τα αστέρια έχουν ασθενές μαγνητικό πεδίο και μπορεί να ενισχυθεί απλώς ως αποτέλεσμα της συμπίεσής του. Σύμφωνα με τις εξισώσεις ηλεκτροδυναμικής του Maxwell, η μείωση του μεγέθους ενός μαγνητισμένου αντικειμένου κατά το ήμισυ αυξάνει την ισχύ του μαγνητικού του πεδίου κατά τέσσερις φορές. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης του πυρήνα ενός τεράστιου άστρου, που τελειώνει με τη γέννηση ενός αστέρα νετρονίων, το μέγεθός του μειώνεται κατά $10^5$ φορές, επομένως, το μαγνητικό πεδίο θα πρέπει να αυξηθεί κατά $10^(10)$ φορές.

Εάν το μαγνητικό πεδίο του πυρήνα του άστρου ήταν αρκετά ισχυρό από την αρχή, η κατάρρευση του πυρήνα θα μπορούσε να εξηγήσει τη μαγνήτιση του πάλσαρ. Δυστυχώς, είναι αδύνατο να μετρηθεί το μαγνητικό πεδίο μέσα σε ένα αστέρι, επομένως είναι αδύνατο να δοκιμαστεί η υπόθεση. Επιπλέον, υπάρχουν αρκετά σοβαροί λόγοι να πιστεύουμε ότι η συμπίεση του αστεριού δεν είναι ο μόνος λόγος για την ενίσχυση του πεδίου.

Καθώς εξελίσσεται, το μαγνητικό πεδίο αλλάζει το σχήμα του, δημιουργώντας ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου έξω από το αστέρι.

Σε ένα αστέρι, το αέριο μπορεί να κυκλοφορήσει ως αποτέλεσμα της μεταφοράς. Οι θερμότερες περιοχές ιονισμένου αερίου ανεβαίνουν, ενώ οι ψυχρότερες περιοχές βυθίζονται. Δεδομένου ότι το ιονισμένο αέριο είναι καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος, οι μαγνητικές γραμμές δύναμης που το διαπερνούν παρασύρονται από τη ροή της ύλης. Έτσι, το πεδίο μπορεί να αλλάξει και μερικές φορές να ενταθεί. Υποτίθεται ότι αυτό το φαινόμενο, γνωστό ως μηχανισμός δυναμό, μπορεί να είναι η αιτία της εμφάνισης μαγνητικών πεδίων σε αστέρια και πλανήτες. Ο μηχανισμός δυναμό μπορεί να λειτουργήσει σε οποιοδήποτε στάδιο της ζωής ενός τεράστιου άστρου εάν ο τυρβώδης πυρήνας του περιστρέφεται αρκετά γρήγορα. Επιπλέον, κατά τη σύντομη περίοδο μετά τη μετατροπή του πυρήνα σε αστέρι νετρονίων, η συναγωγή είναι ιδιαίτερα ισχυρή.

Το 1986, ο Adam Burrows από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα και ο James M. Lattimer του State University της Νέας Υόρκης έδειξαν, χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστή, ότι η θερμοκρασία ενός νεοσύστατου αστέρα νετρονίων ξεπέρασε τους 30 δισεκατομμύρια βαθμούς. Κυκλοφορεί θερμό πυρηνικό υγρό με περίοδο 10 ms, κατέχοντας τεράστια κινητική ενέργεια. Περίπου 10 δευτερόλεπτα. η συναγωγή πεθαίνει.

Αμέσως μετά τις προσομοιώσεις των Burroughs και Lattimer, οι Duncan και Thompson, τότε στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, αξιολόγησαν τη σημασία μιας τόσο ισχυρής μεταφοράς για το σχηματισμό του μαγνητικού πεδίου ενός αστέρα νετρονίων. Ο ήλιος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αφετηρία. Όταν η ύλη κυκλοφορεί μέσα της, σέρνει μαγνητικές γραμμές δύναμης μαζί της, δίνοντας περίπου το 10% της κινητικής της ενέργειας στο μαγνητικό πεδίο. Εάν το κινούμενο μέσο μέσα στο αστέρι νετρονίων μετατρέπει επίσης το ένα δέκατο της κινητικής του ενέργειας σε μαγνητικό πεδίο, τότε η ισχύς του πεδίου θα πρέπει να υπερβαίνει τα $10^(15)$ G, που είναι 1000 φορές μεγαλύτερο από τα πεδία των περισσότερων ραδιοπάλσαρ.

Το αν το δυναμό θα λειτουργεί σε ολόκληρο τον όγκο του άστρου ή μόνο στις επιμέρους περιοχές του εξαρτάται από το αν η ταχύτητα περιστροφής του αστέρα είναι συγκρίσιμη με την ταχύτητα μεταφοράς. Στα βαθιά στρώματα μέσα στον Ήλιο, αυτές οι ταχύτητες είναι κοντινές και το μαγνητικό πεδίο μπορεί να «αυτοοργανωθεί» σε μεγάλη κλίμακα. Ομοίως, σε ένα νεογέννητο αστέρι νετρονίων, η περίοδος περιστροφής δεν υπερβαίνει τα 10 ms, έτσι ώστε τα υπερισχυρά μαγνητικά πεδία σε αυτό να μπορούν να εξαπλωθούν ευρέως. Το 1992, ονομάσαμε τέτοια υποθετικά αστέρια νετρονίων μαγνητάρια .

Το ανώτερο όριο της έντασης του μαγνητικού πεδίου ενός αστέρα νετρονίων είναι περίπου $10^(17)$G. Σε ισχυρότερα πεδία, η ύλη μέσα στο αστέρι αρχίζει να αναμειγνύεται και το μαγνητικό πεδίο διαλύεται. Στο Σύμπαν, δεν γνωρίζουμε αντικείμενα που μπορούν να δημιουργήσουν και να διατηρήσουν μαγνητικά πεδία που υπερβαίνουν το ονομαζόμενο όριο. Μία από τις παρενέργειες των υπολογισμών μας είναι το συμπέρασμα ότι τα ραδιοπάλσαρ είναι αστέρια νετρονίων στα οποία ο μεγάλης κλίμακας μηχανισμός δυναμό δεν λειτούργησε. Έτσι, στην περίπτωση του πάλσαρ Crab, ένα νεαρό αστέρι νετρονίων περιστράφηκε με περίοδο περίπου 20 ms, δηλαδή πολύ πιο αργά από την περίοδο μεταφοράς.

Μικρό μαγνητάρι που τρεμοπαίζει

Αν και η έννοια του magnetar δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί αρκετά για να εξηγήσει τη φύση του SGR, οι επιπτώσεις του θα σας γίνουν τώρα σαφείς. Το μαγνητικό πεδίο πρέπει να ενεργεί στην περιστροφή του magnetar ως ισχυρό φρένο. Σε 5 χιλιάδες χρόνια, ένα πεδίο $10^(15)$Gs θα επιβραδύνει την περιστροφή του αντικειμένου τόσο πολύ που η περίοδός του θα φτάσει τα 8 δευτερόλεπτα, γεγονός που εξηγεί τους παλμούς ακτινοβολίας που παρατηρήθηκαν κατά την έκρηξη τον Μάρτιο του 1979.

Καθώς εξελίσσεται, το μαγνητικό πεδίο αλλάζει το σχήμα του, δημιουργώντας ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν κατά μήκος των γραμμών μαγνητικού πεδίου έξω από το αστέρι, τα οποία με τη σειρά τους δημιουργούν ακτίνες Χ. Ταυτόχρονα, το μαγνητικό πεδίο κινείται μέσα από το στερεό φλοιό του μαγνητάριου, δημιουργώντας σε αυτό τάσεις κάμψης και εφελκυσμού. Αυτό προκαλεί θέρμανση των εσωτερικών στρωμάτων του άστρου και μερικές φορές οδηγεί σε ρωγμές στον φλοιό, που συνοδεύονται από ισχυρούς «αστεροσεισμούς». Η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας δημιουργεί πυκνά νέφη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, καθώς και ξαφνικές εκρήξεις μαλακής ακτινοβολίας γάμμα μέτριας ισχύος, που έδωσε το όνομα στις περιοδικές πηγές SGR.

Πιο σπάνια, το μαγνητικό πεδίο γίνεται ασταθές και υφίσταται μια μεγάλης κλίμακας αναδιάταξη. Παρόμοιες (αλλά μικρότερες) εκπομπές συμβαίνουν μερικές φορές στον Ήλιο, δημιουργώντας ηλιακές εκλάμψεις. Το magnetar μπορεί να έχει αρκετή ενέργεια για υπερ-ισχυρές εκλάμψεις όπως αυτή που παρατηρήθηκε τον Μάρτιο του 1979. Σύμφωνα με τη θεωρία, κατά τη διάρκεια του πρώτου μισού δευτερολέπτου της γιγαντιαίας έκρηξης, η διαστελλόμενη μπάλα πλάσματος ήταν η πηγή ακτινοβολίας. Το 1995, υποθέσαμε ότι μέρος της ύλης του είχε συλληφθεί από γραμμές μαγνητικού πεδίου και κρατήθηκε κοντά στο αστέρι. Αυτό το παγιδευμένο τμήμα συσπάστηκε σταδιακά και εξατμίστηκε, εκπέμποντας συνεχώς ακτίνες Χ. Με βάση την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώθηκε, υπολογίσαμε ότι ένα μαγνητικό πεδίο τουλάχιστον $10^(14)$Gs χρειαζόταν για να συγκρατήσει αυτή την τεράστια μπάλα πλάσματος, που αντιστοιχεί στην εκτίμηση που έγινε με βάση τον ρυθμό επιβράδυνσης της περιστροφής του άστρου .

Το 1992, ο Bohdan Paczinski του Πανεπιστημίου του Πρίνστον έκανε μια ανεξάρτητη αξιολόγηση του μαγνητικού πεδίου, σημειώνοντας ότι οι ακτίνες Χ μπορούν πιο εύκολα να περάσουν μέσα από τα σύννεφα ηλεκτρονίων εάν τα φορτισμένα σωματίδια βρίσκονται σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Για να είναι τόσο υψηλή η ένταση της ροής ακτίνων Χ στην έκλαμψη, η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου πρέπει να έχει ξεπεράσει τα $10^(14)$G.

ΑΚΡΑΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ

ΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ μπερδεύουν την ακτινοβολία και την ύλη

Διπλή διάθλαση του κενού
Όταν ένα πολωμένο κύμα φωτός (πορτοκαλί γραμμή) εισέρχεται σε ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο, αλλάζει την ταχύτητά του και ως εκ τούτου το μήκος κύματός του (μαύρες γραμμές).

ΔΙΧΑΣΗ ΦΩΤΟΝΙΟΥ
Τα φωτόνια ακτίνων Χ χωρίζονται εύκολα στα δύο ή συγχωνεύονται μεταξύ τους. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική σε πεδία ισχυρότερα από $10^(14)$G.

ΚΑΤΑΣΤΟΛΗ ΣΚΟΡΔΑΣ
Ένα φωτεινό κύμα μπορεί να περάσει ένα ηλεκτρόνιο (μαύρη κουκκίδα) σχεδόν χωρίς διαταραχή εάν το μαγνητικό πεδίο δεν του επιτρέπει να ταλαντωθεί και να δονηθεί στη συχνότητα του κύματος.

ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΑΤΟΜΩΝ
Πεδία ισχυρότερα από $10^9$G δίνουν στα τροχιακά ηλεκτρονίων ένα σχήμα πούρου. Σε ένα πεδίο με ένταση $10^(14)$G, ένα άτομο υδρογόνου συστέλλεται με συντελεστή 200.

Η θεωρία περιπλέκεται από το γεγονός ότι η ένταση του πεδίου των μαγνητών υπερβαίνει το κβαντικό ηλεκτροδυναμικό κατώφλι, το οποίο είναι $4\cdot 10^(13)$G. Σε τόσο δυνατά πεδία, αρχίζουν να συμβαίνουν περίεργα πράγματα: τα φωτόνια ακτίνων Χ χωρίζονται εύκολα στα δύο ή συγχωνεύονται μεταξύ τους. Το ίδιο το κενό είναι πολωμένο, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται σε αυτό ισχυρή διπλή διάθλαση, όπως σε έναν κρύσταλλο ασβεστίτη. Τα άτομα παραμορφώνονται, μετατρέπονται σε επιμήκεις κυλίνδρους με διάμετρο μικρότερη από το μήκος κύματος Compton ενός ηλεκτρονίου (βλ. πίνακα). Όλα αυτά τα παράξενα φαινόμενα επηρεάζουν τις παρατηρητικές εκδηλώσεις των μαγνητών. Η φυσική αυτών των φαινομένων είναι τόσο ασυνήθιστη που προσελκύει μόνο λίγους ερευνητές.

Νέο ξέσπασμα

Οι ερευνητές συνέχισαν να παρακολουθούν τις πηγές εκρήξεων ακτινοβολίας. Η πρώτη ευκαιρία ήρθε όταν το Compton Space Gamma Observatory της NASA ανίχνευσε μια έκρηξη ακτίνων γάμμα τον Οκτώβριο του 1993. Αυτό περίμενε καιρό η Cuveliota, η οποία εντάχθηκε στην ομάδα του αστεροσκοπείου Huntsville. Η συσκευή που κατέγραψε το συμβάν κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της θέσης της πηγής μόνο με ακρίβεια μιας σχετικά ευρείας λωρίδας ουρανού. Ο Kuveliotu στράφηκε στην ιαπωνική δορυφορική ομάδα ASCA για βοήθεια. Σύντομα ο Toshio Murakami και οι συνεργάτες του από το Ιαπωνικό Ινστιτούτο Διαστημικής Επιστήμης και Αστροναυτικής ανακάλυψαν μια πηγή ακτίνων Χ που εκπέμπει ομοιόμορφα στην ίδια περιοχή του ουρανού. Έπειτα, υπήρξε ένα άλλο κύμα, αφαιρώντας κάθε αμφιβολία ότι αυτό το αντικείμενο είναι SGR. Αυτό το αντικείμενο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1979 και στη συνέχεια του δόθηκε το όνομα SGR 1806-20.

Το 1995, η NASA εκτόξευσε τον δορυφόρο Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE), σχεδιασμένο να καταγράφει τις αλλαγές στην ένταση των ακτίνων Χ με υψηλή ακρίβεια. Με τη βοήθειά του ο Κουβελιώτου διαπίστωσε ότι η ακτινοβολία από το SGR 1806-20 πάλλεται με περίοδο 7,47 δευτερολέπτων, κοντά στην περίοδο των 8 δευτερολέπτων που παρατηρήθηκε στην έκρηξη ακτινοβολίας τον Μάρτιο του 1979 (από την πηγή SGR 0526-66). Κατά την επόμενη πενταετία, η περίοδος εναλλαγής του SGR αυξήθηκε κατά περίπου 0,2%. Αν και ο ρυθμός επιβράδυνσης φαίνεται χαμηλός, είναι υψηλότερος από εκείνον οποιουδήποτε γνωστού ραδιοπάλσαρ, γεγονός που επιτρέπει στο μαγνητικό πεδίο της πηγής να εκτιμηθεί σε $10^(15)$G.

Για μια πιο αυστηρή επαλήθευση του μοντέλου magnetar, χρειαζόταν ένα ακόμη γιγάντιο φλας. Τα ξημερώματα της 27ης Αυγούστου 1998, 19 χρόνια μετά το ξέσπασμα που σηματοδότησε την έναρξη της αστρονομίας SGR, ένα ακόμη πιο ισχυρό κύμα ακτινοβολίας γάμμα ήρθε στη Γη από τα βάθη του παγκόσμιου διαστήματος. Ως αποτέλεσμα, οι ανιχνευτές επτά επιστημονικών διαστημικών σταθμών βγήκαν εκτός κλίμακας και ο διαπλανητικός σταθμός Comet Asteroid Rendezvous Flyby της NASA αναγκάστηκε να μπει σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης. Οι ακτίνες γάμμα έπληξαν τη νυχτερινή πλευρά της Γης από μια πηγή που βρίσκεται στο ζενίθ πάνω από τη μέση του Ειρηνικού Ωκεανού.

Σήμερα νωρίς το πρωί, ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Umran S. Inan και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ συνέλεγαν δεδομένα για τη διάδοση ραδιοκυμάτων πολύ χαμηλής συχνότητας γύρω από τη Γη. Στις 03:22 CET, εντόπισαν μια απότομη αλλαγή στην ιονισμένη ανώτερη ατμόσφαιρα: το κατώτερο όριο της ιονόσφαιρας έπεσε από τα 85 στα 60 km σε πέντε λεπτά. Αυτό το εκπληκτικό φαινόμενο προκλήθηκε από ένα αστέρι νετρονίων σε ένα μέρος του Γαλαξία που είναι απομακρυσμένο από εμάς, χωρισμένο από τη Γη κατά 20 χιλιάδες έτη φωτός.

Άλλο ένα δυναμό

Το ξέσπασμα της 27ης Αυγούστου 1998 ήταν σχεδόν αντίγραφο του γεγονότος του Μαρτίου 1979. Στην πραγματικότητα, η ενέργειά του ήταν δέκα φορές λιγότερη, αλλά επειδή η πηγή ήταν πιο κοντά στη Γη, η ένταση της έκρηξης των ακτίνων γάμμα ήταν πολύ μεγαλύτερη από οι εκρήξεις που καταγράφηκαν ποτέ, προερχόμενες από έξω από το ηλιακό σύστημα. Στα τελευταία εκατοντάδες δευτερόλεπτα της λάμψης, παρατηρήθηκαν διακριτοί παλμοί με περίοδο 5,16 δευτερολέπτων. Χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο RXTE, η ομάδα του Kuveliotu μέτρησε τον ρυθμό επιβράδυνσης του αστεριού. Αποδείχθηκε ότι είναι συγκρίσιμο με τον ρυθμό επιβράδυνσης του SGR 1806-20, αντίστοιχα, τα μαγνητικά τους πεδία είναι κοντά. Έτσι, ένας άλλος SGR προστέθηκε στη λίστα των magnetars. Ο ακριβής εντοπισμός των πηγών στις ακτίνες Χ κατέστησε δυνατή τη μελέτη τους με ραδιόφωνα και υπέρυθρα τηλεσκόπια (αλλά όχι στο ορατό φως, το οποίο απορροφάται έντονα από τη διαστρική σκόνη). Αρκετοί αστρονόμοι έχουν αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα, συμπεριλαμβανομένου του Dale Frail του Εθνικού Εργαστηρίου Ραδιοαστρονομίας των ΗΠΑ και του Shri Kulkarni του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. Άλλες παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι και οι τέσσερις επιβεβαιωμένοι SGR συνεχίζουν να εκπέμπουν ενέργεια, αν και με ασθενέστερο ρυθμό, μεταξύ των εκρήξεων.

ΠΩΣ ΕΜΦΑΝΙΖΟΝΤΑΙ ΟΙ ΜΑΓΝΗΤΡΙΚΕΣ ΛΑΜΒΕΣ

Το μαγνητικό πεδίο του αστεριού είναι τόσο ισχυρό που κατά καιρούς συμβαίνουν κατάγματα στον στερεό φλοιό, απελευθερώνοντας τεράστια ποσά ενέργειας.

1 Τις περισσότερες φορές, το magnetar είναι ήρεμο, αλλά οι τάσεις που προκαλούνται από το μαγνητικό πεδίο στον στερεό φλοιό του αυξάνονται σταδιακά.

2 Σε μια συγκεκριμένη στιγμή, οι τάσεις στον φλοιό υπερβαίνουν την αντοχή του σε εφελκυσμό και σπάει, πιθανώς σε πολλά μικρά κομμάτια.

3 Αυτός ο «σεισμός» δημιουργεί ένα παλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα που γρήγορα διασπάται, αφήνοντας πίσω του μια καυτή μπάλα πλάσματος.

4 Η μπάλα πλάσματος ψύχεται εκπέμποντας ακτίνες Χ από την επιφάνειά της. Εξατμίζεται μέσα σε λίγα λεπτά.

Σήμερα μπορούμε να πούμε ότι τα μαγνητικά πεδία των μαγνητών μετρώνται με μεγαλύτερη ακρίβεια από τα μαγνητικά πεδία των πάλσαρ. Στην περίπτωση των μεμονωμένων πάλσαρ, η μόνη απόδειξη ότι τα μαγνητικά τους πεδία φτάνουν τα $10^(12)$ G είναι οι μετρούμενοι ρυθμοί επιβράδυνσης της περιστροφής τους. Ενώ ο συνδυασμός ταχείας επιβράδυνσης και φωτεινών εκλάμψεων ακτίνων Χ παρέχει πολλά ανεξάρτητα επιχειρήματα υπέρ του γεγονότος ότι τα μαγνητικά πεδία των μαγνηταρών κυμαίνονται από $10^(14)$ έως $10^(15)$G. Ο Alaa Ibrahim και οι συνάδελφοί του από το Goddard Space Flight Center της NASA παρουσίασαν ένα άλλο στοιχείο που δείχνει τα ισχυρά μαγνητικά πεδία των μαγνητών, δηλαδή τα φασματικά πεδία κυκλοτρονίων ακτίνων Χ, που δημιουργούνται, προφανώς, από πρωτόνια που κυκλοφορούν σε ένα μαγνητικό πεδίο με ισχύ περίπου $ 10 ^ (15) $Gs.

Αναρωτιέμαι αν τα μαγνητάρια συνδέονται με άλλα κοσμικά φαινόμενα εκτός από το SGR; Η φύση των σύντομων εκρήξεων ακτίνων γάμμα δεν έχει ακόμη εξηγηθεί πειστικά, αλλά μερικές από αυτές μπορεί να οφείλονται σε λάμψεις σε μαγνητάρια σε άλλους γαλαξίες. Όταν παρατηρείται από πολύ μεγάλες αποστάσεις, ακόμη και μια γιγάντια έκλαμψη μπορεί να είναι κοντά στο όριο ευαισθησίας του τηλεσκοπίου. Σε αυτή την περίπτωση, θα είναι δυνατό να διορθωθεί μόνο μια σύντομη έντονη έκρηξη σκληρής ακτινοβολίας γάμμα, έτσι τα τηλεσκόπια θα την καταγράψουν ως GRB και όχι ως SGR.

Στα μέσα της δεκαετίας του '90. Οι Thompson και Duncan πρότειναν ότι τα ανώμαλα πάλσαρ ακτίνων Χ (AXP), αντικείμενα παρόμοια από πολλές απόψεις με τα SGR, θα μπορούσαν επίσης να είναι μαγνήτες. Αλλά δεν παρατηρήθηκαν εκλάμψεις σε τέτοια πάλσαρ. Ωστόσο, η Victoria M. Kaspi και ο Fotis P. Gavriil του Πανεπιστημίου McGill και ο Peter M. Woods του Εθνικού Κέντρου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας στο Huntsville κατέγραψαν εστίες σε δύο από τα επτά γνωστά AXP. Ένα από αυτά τα αντικείμενα σχετίζεται με τα απομεινάρια ενός νεαρού σουπερνόβα στον αστερισμό της Κασσιόπης, το άλλο AXP είναι ο πρώτος υποψήφιος μαγνήτης που καταγράφηκε στο ορατό φως. Πριν από τρία χρόνια ανακαλύφθηκε από τους Ferdi Hulleman και Martin van Kerkwijk από το Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης (Ολλανδία), οι οποίοι συνεργάζονταν με τον Kulkarni. Από τότε, ο Brian Kern και ο Christopher Martin του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια έχουν παρατηρήσει τη φωτεινότητά του στο ορατό φως. Η ακτινοβολία του εξασθενεί και εντείνεται με περίοδο ίση με την περίοδο παλμών της εκπομπής ακτίνων Χ ενός αστέρα νετρονίων. Αυτές οι παρατηρήσεις υποστηρίζουν την ιδέα ότι αυτό το AXP είναι ένα μαγνητάρι. Αν ήταν ένα συνηθισμένο αστέρι νετρονίων που περιβάλλεται από έναν δίσκο ύλης, η ορατή και υπέρυθρη ακτινοβολία του θα ήταν πολύ πιο έντονη και οι παλμοί τους θα ήταν πολύ πιο αδύναμοι.

Η φύση των σύντομων εκρήξεων ακτίνων γάμμα δεν έχει ακόμη εξηγηθεί πειστικά, αλλά μερικές από αυτές μπορεί να οφείλονται σε λάμψεις σε μαγνητάρια σε άλλους γαλαξίες.

Οι πρόσφατες ανακαλύψεις και η πλήρης σιωπή της πηγής των εκρήξεων στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου για 20 χρόνια υποδηλώνουν ότι τα μαγνητάρια μπορούν να παραμείνουν αδρανείς για αρκετά χρόνια και δεκαετίες και στη συνέχεια να γίνουν ξαφνικά πολύ ενεργά. Μερικοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι το AXP είναι κατά μέσο όρο νεότερο από το SGR, αλλά το ερώτημα παραμένει ανοιχτό. Εάν τόσο το SGR όσο και το AXP είναι μαγνήτες, τότε πιθανότατα αποτελούν ένα σημαντικό κλάσμα του συνολικού αριθμού των άστρων νετρονίων.

Η ιστορία των μαγνηταρών είναι μια υπενθύμιση του πόσα πολλά έχουμε ακόμα να μάθουμε για το σύμπαν. Σήμερα μετά βίας μπορούμε να διακρίνουμε μια ντουζίνα μαγνητάρια ανάμεσα στα μυριάδα των αστεριών. Εκδηλώνονται μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου στις ακτίνες που καταγράφονται από τα πιο εξελιγμένα σύγχρονα τηλεσκόπια. Για 10 χιλιάδες χρόνια, τα μαγνητικά τους πεδία διασπώνται και παύουν να εκπέμπουν έντονες ακτίνες Χ. Έτσι, μια ντουζίνα που ανακαλύφθηκαν μαγνητάρια υποδηλώνει την ύπαρξη περισσότερων από ένα εκατομμύριο, και πιθανώς εκατοντάδων εκατομμυρίων από αυτούς. Παλιοί, σκοτεινοί, εξαφανισμένοι μαγνήτες, σαν καταπληκτικοί κόσμοι, περιπλανώνται στον διαστρικό χώρο. Ποιο μυστικό έχουμε ακόμα να ανακαλύψουμε;

ΠΡΟΣΘΕΤΟΣΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:
Λάμψη! Το κυνήγι για τις μεγαλύτερες εκρήξεις στο σύμπαν. Govert Schilling. Cambridge University Press, 2002.

ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΥΣ ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ:
Η Χρύσα Κουβελιώτου, ο Robert C. Duncan, ο Christopher Thompson μελετούν μαγνητάρια συνολικά 40 χρόνια. Ο Κουβελιότου είναι παρατηρητής στο Εθνικό Κέντρο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Διαστήματος στο Χάντσβιλ της Αλαμπάμα. Μεταξύ των αντικειμένων που παρατηρεί, εκτός από τις επαναλαμβανόμενες εκρήξεις μαλακών ακτίνων γάμμα (SGRs), είναι οι «συνηθισμένες» εκρήξεις ακτίνων γάμμα και τα διπλά συστήματα ακτίνων Χ. Ο Ντάνκαν και ο Τόμσον είναι θεωρητικοί, ο πρώτος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και ο δεύτερος στο Καναδικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Αστροφυσικής στο Τορόντο. Ο Ντάνκαν μελετά σουπερνόβα, ύλη κουάρκ και διαγαλαξιακά νέφη αερίων. Ο Thompson έχει μελετήσει θέματα που κυμαίνονται από κοσμικές χορδές έως την πτώση γιγάντων μετεωριτών στα πρώτα στάδια του ηλιακού συστήματος.

Μια ομάδα αστρονόμων για πρώτη φορά στον κόσμο κατάφερε να μετρήσει το μαγνητικό πεδίο σε ένα ορισμένο σημείο στην επιφάνεια ενός μαγνήτη. Οι μαγνήτες είναι ένας τύπος άστρου νετρονίων, ο πυκνός και συμπαγής πυρήνας ενός γιγάντιου άστρου του οποίου τα εξωτερικά στρώματα εκτοξεύτηκαν σε μια έκρηξη σουπερνόβα.

Οι μαγνήτες έχουν το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο στο σύμπαν. Μέχρι τώρα, έχουν μετρηθεί μόνο τα πεδία τους στη μεγαλύτερη κλίμακα, αλλά με τη νέα τεχνολογία και τις παρατηρήσεις ακτίνων Χ μαγνητάρων, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει ένα ισχυρό, εντοπισμένο μαγνητικό πεδίο στην επιφάνειά τους.

Το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνητάρ έχει πολύπλοκη δομή. Ο ευκολότερος τρόπος ανίχνευσης και μέτρησης του εξωτερικού του τμήματος, το οποίο έχει σχήμα και συμπεριφορά παρόμοια με έναν συμβατικό διπολικό μαγνήτη.

Η νέα μελέτη πραγματοποιήθηκε στο SGR 0418+5729 magnetar. Οι παρατηρήσεις του με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων Χ XMM-Newton έδειξαν ότι το δεύτερο είναι κρυμμένο μέσα του - ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

«Αυτό το magnetar έχει ένα ισχυρό πεδίο κάτω από την επιφάνειά του. Ωστόσο, ο μόνος τρόπος για να το ανιχνεύσουμε είναι να βρούμε ένα κενό στην επιφάνεια μέσω του οποίου μπορεί να ξεσπάσει το κρυφό πεδίο», λέει μια από τις συν-συγγραφείς της μελέτης Sylvia Zane.

Τέτοιες μαγνητικές διαρροές καθιστούν επίσης δυνατή την εξήγηση των αυθόρμητων εκρήξεων ακτινοβολίας που χαρακτηρίζουν τα μαγνητάρια. Το στρεβλό μαγνητικό πεδίο που έχει παγιδευτεί μέσα στο αστέρι δημιουργεί ένταση κάτω από την επιφάνειά του, σε κάποιο σημείο διαπερνώντας το «κέλυφος» και εκπέμποντας απροσδόκητες εκρήξεις ακτίνων Χ.

Οι μαγνήτες είναι πολύ μικροί -μόνο περίπου 20 χιλιόμετρα σε διάμετρο- και απομακρυσμένοι για να φαίνονται ακόμη και στα καλύτερα τηλεσκόπια. Οι αστρονόμοι τα παρατηρούν μόνο με έμμεσα σημάδια, μετρώντας τις διακυμάνσεις στην εκπομπή ακτίνων Χ καθώς το αστέρι περιστρέφεται.

«Το SGR 0418+5729 περιστρέφεται μία φορά κάθε 9 δευτερόλεπτα. Βρήκαμε ότι σε ένα ορισμένο σημείο αυτής της περιστροφής, η φωτεινότητα της λάμψης των ακτίνων Χ πέφτει απότομα. Αυτό σημαίνει ότι κάτι σε ένα συγκεκριμένο σημείο στην επιφάνειά του απορροφά την ακτινοβολία», προσθέτει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Roberto Turolla.

Η ομάδα πιστεύει ότι η συγκέντρωση πρωτονίων σε μια μικρή περιοχή της επιφάνειας του μαγνήτη - ίσως της τάξης των μερικών εκατοντάδων μέτρων - απορροφά αυτή την ακτινοβολία. Τα πρωτόνια συγκεντρώνονται σε έναν τόσο μικρό όγκο από ένα ισχυρό, εντοπισμένο μαγνητικό πεδίο που εκρήγνυται από τα εσωτερικά στρώματα του άστρου, παρέχοντας ισχυρές ενδείξεις ότι ένα δεύτερο, στριμμένο μαγνητικό πεδίο κρύβεται μέσα του.

«Αυτή η εκπληκτική ανακάλυψη επιβεβαιώνει επίσης ότι, κατ' αρχήν, άλλα πάλσαρ μπορούν να κρύψουν παρόμοια ισχυρά μαγνητικά πεδία κάτω από την επιφάνειά τους. Ως αποτέλεσμα, πολλά πάλσαρ μπορούν να αλλάξουν και να γίνουν προσωρινά ενεργοί μαγνήτες - και εξαιτίας αυτού, στο μέλλον μπορούμε να ανακαλύψουμε πολλούς περισσότερους μαγνητόρες από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Αυτό θα μας αναγκάσει να επανεξετάσουμε σημαντικά την κατανόησή μας για τα αστέρια νετρονίων», λέει ο Zane.

Αυτός ο τύπος αστεριών είναι εξαιρετικά σπάνιος στη φύση. Πριν από λίγο καιρό, το ζήτημα της τοποθεσίας τους και η άμεση εμφάνισή τους άφησε τους μορφωμένους αστρολόγους σε αδιέξοδο. Αλλά χάρη στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο του Παναμά στη Χιλή, που ανήκει στο Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο, και τα δεδομένα που συλλέχθηκαν με αυτό, οι αστρονόμοι μπορούν τώρα να πιστέψουν με ασφάλεια ότι κατάφεραν επιτέλους να λύσουν ένα από τα πολλά μυστήρια ενός τόσο ακατανόητου για εμάς χώρου.

Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω σε αυτό το άρθρο, τα μαγνητάρια είναι ένας πολύ σπάνιος τύπος άστρων νετρονίων, που χαρακτηρίζονται από την τεράστια δύναμη (είναι τα ισχυρότερα γνωστά αντικείμενα σε ολόκληρο το Σύμπαν) του μαγνητικού πεδίου. Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτών των αστεριών είναι ότι είναι σχετικά μικρά σε μέγεθος και έχουν απίστευτη πυκνότητα. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι η μάζα ενός μόνο κομματιού αυτής της ύλης, το μέγεθος μιας μικρής γυάλινης μπάλας, μπορεί να φτάσει περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο τόνους.

Αυτός ο τύπος αστεριών μπορεί να σχηματιστεί όταν τεράστια αστέρια αρχίζουν να καταρρέουν υπό τη δύναμη της δικής τους βαρύτητας.

Μαγνήτες στον γαλαξία μας

Ο Γαλαξίας έχει περίπου τρεις δωδεκάδες μαγνήτες. Το αντικείμενο που μελετήθηκε με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο βρίσκεται σε ένα σύμπλεγμα αστεριών που ονομάζεται Westerlund-1, συγκεκριμένα στο νότιο τμήμα του αστερισμού του Βωμού, ο οποίος βρίσκεται μόλις 16 χιλιάδες έτη φωτός από εμάς. Το αστέρι, που τώρα έχει γίνει μαγνήτης, ήταν περίπου 40-45 φορές μεγαλύτερο από τον Ήλιο μας. Αυτή η παρατήρηση οδήγησε τους επιστήμονες σε απογοήτευση: τελικά, αστέρια τόσο μεγάλων μεγεθών, κατά τη γνώμη τους, θα πρέπει να μετατραπούν σε μαύρες τρύπες όταν καταρρέουν.

Ωστόσο, το γεγονός ότι το αστέρι, που προηγουμένως ονομαζόταν CXOU J1664710.2-455216, μετατράπηκε σε μαγνητάρι ως αποτέλεσμα της δικής του κατάρρευσης, βασάνιζε τους αστρονόμους για αρκετά χρόνια. Ωστόσο, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι προηγήθηκε ένα τόσο άτυπο και ασυνήθιστο φαινόμενο.

Το ανοιχτό αστρικό σμήνος Westerlund 1. Οι εικόνες δείχνουν ένα μαγνητάρι και το συνοδό του αστέρι, σχισμένα από αυτό από έκρηξη. Πηγή: ESO

Σχετικά πρόσφατα, το 2010, τέθηκε προς συζήτηση μια υπόθεση ότι το μαγνητάρι εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα μιας στενής αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο αστεριών μεγάλης μάζας. Μετά από αυτή την υπόθεση, τα αστέρια γύρισαν το ένα γύρω από το άλλο, γεγονός που προκάλεσε τη μεταμόρφωση. Αυτά τα αντικείμενα ήταν τόσο κοντά που θα χωρούσαν εύκολα σε έναν τόσο μικρό χώρο όπως η απόσταση μεταξύ των τροχιών του Ήλιου και της Γης.

Όμως, μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες που ασχολούνταν με αυτό το πρόβλημα δεν μπορούσαν να βρουν καμία απόδειξη της αμοιβαίας και τόσο στενής συνύπαρξης δύο αστέρων στο προτεινόμενο μοντέλο ενός δυαδικού συστήματος. Αλλά με τη βοήθεια του Very Large Telescope, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να μελετήσουν λεπτομερέστερα το μέρος του ουρανού που τους ενδιαφέρει και στο οποίο βρίσκονται τα σμήνη αστεριών και να βρουν κατάλληλα αντικείμενα των οποίων η ταχύτητα είναι αρκετά υψηλή («δραπέτης» ή «δραπέτης» αστέρια). Σύμφωνα με μια θεωρία, πιστεύεται ότι τέτοια αντικείμενα πετάχτηκαν από τις εγγενείς τροχιές τους ως αποτέλεσμα της έκρηξης σουπερνόβα που σχηματίζουν μαγνήτες. Και, μάλιστα, βρέθηκε αυτό το αστέρι, το οποίο οι επιστήμονες ονόμασαν αργότερα Westerlund 1x5.

Ο συγγραφέας που δημοσίευσε τα δεδομένα της μελέτης, Μπεν Ρίτσι, εξηγεί τον ρόλο του αστεριού που βρέθηκε «τρέχοντας» ως εξής:
«Όχι μόνο το αστέρι που βρήκαμε έχει μια τεράστια ταχύτητα στην κίνηση, η οποία πιθανότατα προκλήθηκε από έκρηξη σουπερνόβα, αλλά εδώ φαίνεται να είναι μια σειρά από την εκπληκτικά μικρή μάζα, την υψηλή φωτεινότητα και τα πλούσια σε άνθρακα συστατικά του. Αυτό είναι εκπληκτικό, γιατί αυτές οι ιδιότητες σπάνια συνδυάζονται σε ένα αντικείμενο. Όλα αυτά δείχνουν ότι το Westerlund 1x5 θα μπορούσε πράγματι να έχει σχηματιστεί σε ένα δυαδικό σύστημα».

Με τα δεδομένα που συλλέχθηκαν για αυτό το αστέρι, μια ομάδα αστρονόμων ανακατασκεύασε το υποτιθέμενο μοντέλο της εμφάνισης του μαγνήτη. Σύμφωνα με το προτεινόμενο σχέδιο, η παροχή καυσίμου του μικρότερου αστεριού ήταν υψηλότερη από αυτή του «συντρόφου» του. Έτσι, το μικρό αστέρι άρχισε να έλκει τις πάνω μπάλες του μεγάλου, κάτι που οδήγησε στην ενσωμάτωση ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου.

Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το μικρό αντικείμενο έγινε μεγαλύτερο από το δυαδικό του σύντροφο, γεγονός που προκάλεσε την αντίστροφη διαδικασία μεταφοράς των ανώτερων στρωμάτων. Σύμφωνα με έναν από τους συμμετέχοντες στο πείραμα, τον Francisco Najarro, αυτές οι ενέργειες των υπό μελέτη αντικειμένων θυμίζουν ακριβώς το γνωστό παιδικό παιχνίδι «Pass it to other». Ο στόχος του παιχνιδιού είναι να τυλίξετε ένα αντικείμενο σε πολλά στρώματα χαρτιού και να το περάσετε γύρω από έναν κύκλο παιδιών. Κάθε συμμετέχων πρέπει να ξετυλίξει ένα στρώμα του περιτυλίγματος, βρίσκοντας ένα ενδιαφέρον μπιχλιμπίδι στη διαδικασία.

Θεωρητικά, το μεγαλύτερο από τα δύο αστέρια μετατρέπεται σε ένα μικρότερο και εκτινάσσεται έξω από το δυαδικό σύστημα, τη στιγμή που το δεύτερο αστέρι περιστρέφεται γρήγορα γύρω από τον άξονά του και μετατρέπεται σε σουπερνόβα. Σε αυτήν την κατάσταση, το "τρέχον" αστέρι, Westerlund 1x5, είναι το δεύτερο αστέρι στο δυαδικό ζεύγος (φέρει όλα τα γνωστά χαρακτηριστικά της περιγραφόμενης διαδικασίας).
Οι επιστήμονες που μελετούσαν αυτή τη συναρπαστική διαδικασία, με βάση τα δεδομένα που συνέλεξαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η πολύ γρήγορη περιστροφή και μεταφορά μάζας μεταξύ δυαδικών αστεριών είναι το κλειδί για το σχηματισμό σπάνιων άστρων νετρονίων, γνωστών και ως μαγνητάρια.

Βίντεο για το magnetar:

Εικονογράφηση καλλιτέχνη που δείχνει ένα μαγνητάρι σε ένα πολύ πλούσιο και νεαρό αστρικό σύμπλεγμα. Πίστωση εικόνας και πνευματικά δικαιώματα: ESO / L. Calçada.

Ίσως πιστεύετε ότι το σύμπαν είναι τέλειο για ζωή. Ωστόσο, δεν είναι. Σχεδόν ολόκληρο το σύμπαν είναι ένα τρομερό και εχθρικό μέρος και ήμασταν τυχεροί που γεννηθήκαμε σε έναν σχεδόν ακίνδυνο πλανήτη σε μια απομακρυσμένη περιοχή του Γαλαξία.

Εδώ στη Γη μπορείς να ζήσεις μια μακρά και ευτυχισμένη ζωή, αλλά υπάρχουν μέρη στο Σύμπαν όπου δεν θα αντέξεις ούτε λίγα δευτερόλεπτα. Τίποτα δεν είναι πιο θανατηφόρο από τα αντικείμενα που αφήνουν πίσω τους οι σουπερνόβα: αστέρια νετρονίων.

Όπως γνωρίζετε, τα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται όταν αστέρια με μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας εκρήγνυνται ως σουπερνόβα. Όταν αυτά τα αστέρια πεθαίνουν, δεν μπορούν να αντισταθούν στην ισχυρή βαρύτητα και συρρικνώνονται σε αντικείμενα διαμέτρου αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας τεράστιας πίεσης, σχηματίζονται νετρόνια μέσα στο αντικείμενο.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, παίρνετε αστέρια νετρονίων του πρώτου τύπου - πάλσαρ. Ένα πάλσαρ είναι ένα μικροσκοπικό αστέρι νετρονίων που περιστρέφεται με τεράστια ταχύτητα, φτάνοντας μερικές φορές μερικές εκατοντάδες στροφές ανά δευτερόλεπτο.

Ωστόσο, περίπου ένα στα δέκα αστέρια νετρονίων γίνεται πράγματι κάτι πολύ περίεργο. Γίνεται ένας μαγνήτης - το πιο μυστηριώδες και τρομερό αντικείμενο στο σύμπαν. Πιθανότατα να έχετε ακούσει αυτή τη λέξη, αλλά τι είναι;

Όπως είπα, τα μαγνητάρια είναι αστέρια νετρονίων που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα εκρήξεων σουπερνόβα. Τι συμβαίνει όμως κατά τον σχηματισμό τους τόσο ασυνήθιστο που το μαγνητικό τους πεδίο υπερβαίνει τα μαγνητικά πεδία οποιωνδήποτε άλλων αντικειμένων κατά εκατοντάδες, χιλιάδες ακόμη και εκατομμύρια φορές; Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν ακριβώς τι κάνει τα μαγνητικά πεδία των μαγνητών τόσο ισχυρά.

Η εντύπωση ενός καλλιτέχνη από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Πίστωση και πνευματικά δικαιώματα: Πανεπιστήμιο του Warwick/Mark Garlick.

Σύμφωνα με την πρώτη θεωρία, εάν ένα αστέρι νετρονίων σχηματίζεται με γρήγορη περιστροφή, τότε η κοινή εργασία μεταφοράς και περιστροφής, η οποία έχει κυρίαρχη επιρροή στα πρώτα δευτερόλεπτα της ύπαρξης ενός αστέρα νετρονίων, μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ενός ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή στους επιστήμονες ως «ενεργό δυναμό».

Ωστόσο, ως αποτέλεσμα πρόσφατης έρευνας, οι αστρονόμοι έχουν προτείνει μια δεύτερη θεωρία για το σχηματισμό μαγνητόρων. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ένα μαγνητάρι που θα εγκαταλείψει τον γαλαξία μας στο μέλλον. Έχουμε ήδη δει παραδείγματα φυγάδων αστεριών και όλα απέκτησαν την τροχιά τους ως αποτέλεσμα μιας έκρηξης σουπερνόβα σε ένα δυαδικό σύστημα. Με άλλα λόγια, αυτό το magnetar ήταν επίσης μέρος ενός δυαδικού συστήματος.

Σε ένα τέτοιο σύστημα, δύο αστέρια περιφέρονται μεταξύ τους πιο κοντά από ό,τι η Γη γύρω από τον Ήλιο. Είναι τόσο κοντά που το υλικό στα αστέρια μπορεί να ρέει μπρος-πίσω. Πρώτον, το μεγάλο αστέρι αρχίζει να διογκώνεται και να μεταφέρει υλικό στο μικρότερο αστέρι. Αυτή η αύξηση της μάζας οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους του μικρότερου αστέρα και το υλικό αρχίζει να ρέει πίσω στο πρώτο αστέρι.

Στο τέλος, ένα από τα αστέρια εκρήγνυται και πετά ένα άλλο αστέρι μακριά από τον Γαλαξία μας και ένα ασυνήθιστο αστέρι νετρονίων παραμένει στο σημείο της έκρηξης, δηλαδή όλες αυτές οι δυαδικές αλληλεπιδράσεις μετέτρεψαν το αστέρι νετρονίων σε μαγνήτη. Ίσως αυτή είναι η λύση στο αίνιγμα του μαγνητάριου.

Το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνητάρ θα σας κάνει πραγματικά να τρομάξετε. Η μαγνητική επαγωγή στο κέντρο της Γης είναι περίπου 25 gauss, αλλά στην επιφάνεια του πλανήτη δεν ξεπερνά το 0,5 gauss. Ένα συνηθισμένο αστέρι νετρονίων έχει μαγνητικό πεδίο με μαγνητική επαγωγή αρκετών τρισεκατομμυρίων γκαους. Οι μαγνήτες είναι 1000 φορές πιο ισχυροί από τους αστέρες νετρονίων.

Αστρικοί σεισμοί που καταστρέφουν την επιφάνεια ενός άστρου νετρονίων όπως φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης. Πίστωση εικόνας και πνευματικά δικαιώματα: Darlene McElroy του LANL.

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά των μαγνηταρών είναι ότι μπορούν να βιώσουν αστέρες. Ξέρετε ότι γίνονται σεισμοί, αλλά στα αστέρια, θα είναι αστροσεισμοί. Όταν σχηματίζονται μαγνητάρια, έχουν ένα πιο πυκνό εξωτερικό κέλυφος. Αυτός ο «φλοιός νετρονίων» μπορεί να σπάσει σαν τεκτονικές πλάκες στη Γη. Όταν συμβεί αυτό, το magnetar εκπέμπει μια δέσμη ακτινοβολίας που μπορούμε να δούμε σε μεγάλες αποστάσεις.

Στην πραγματικότητα, ο ισχυρότερος σεισμός που έχει καταγραφεί ποτέ συνέβη σε ένα μαγνητάρι που ονομάζεται SGR 1806-20, το οποίο βρίσκεται περίπου 50.000 έτη φωτός από τη Γη. Σε ένα δέκατο του δευτερολέπτου, αυτό το μαγνητάρι απελευθέρωσε περισσότερη ενέργεια από αυτή που παράγει ο Ήλιος σε 100.000 χρόνια. Και δεν ήταν καν μια έκρηξη ολόκληρου του αντικειμένου, ήταν απλώς μια μικρή ρωγμή στην επιφάνεια του μαγνητάρη.

Οι μαγνήτες είναι εκπληκτικά και επικίνδυνα αντικείμενα. Ευτυχώς, είναι πολύ μακριά και δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τον αντίκτυπό τους στη ζωή σας.