ดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงเป็นพิเศษ Magnetar - นิตยสาร "ทุกอย่างเกี่ยวกับอวกาศ" ดาวนิวตรอนสองประเภท

> Magnetars

หา, แม่เหล็กคืออะไร: คำอธิบายของดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูง, ประวัติการวิจัยพร้อมรูปถ่าย, เพื่อนบ้านของทางช้างเผือก, พลังงานที่ปล่อยออกมา

แม้ว่าจักรวาลจะหลงใหลในวัตถุที่น่าอัศจรรย์ แต่ก็อยู่ไกลจากสถานที่ที่เป็นมิตรที่สุด ใช้เวลาประมาณ 80-100 ปีบนโลกเพื่อฆ่าคุณ แต่มีสถานที่ที่คุณจะตายในเสี้ยววินาที มาทำความรู้จัก แมกนีทาร์.

เมื่อดาวมวลมหาศาลระเบิด ดาวนิวตรอนสามารถก่อตัวขึ้นแทนที่ เทห์ฟากฟ้าที่กำลังจะตายไม่มีแรงกดแสงเพียงพอที่จะจับแรงโน้มถ่วงอีกต่อไป แรงดังกล่าวมีอานุภาพมากจนโปรตอนและอิเล็กตรอนถูกผลักเข้าไปในอวกาศ ทำให้เกิดนิวตรอน และเรามีอะไรบ้าง? นิวตรอน! มวลนิวตรอนที่เป็นของแข็ง

หากดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้น เราก็จะได้ . มวลที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้จะถูกบีบอัดเป็น "ลูกบอล" ขนาดเล็กที่หมุนเป็นร้อยครั้งต่อวินาที แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่แปลกประหลาดที่สุด จากดาวนิวตรอน 10 ดวงที่ปรากฎ ย่อมมีดาวดวงหนึ่งที่ค่อนข้างแปลกอยู่เสมอ เรียกว่า แมกนีตาร์. นี่คือดาวนิวตรอนที่ออกมาจากซุปเปอร์โนวา แต่ในกระบวนการของการก่อตัว สิ่งผิดปกติเกิดขึ้น อะไรกันแน่? สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นมากจนนักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่ามันมาจากไหน

บางคนเชื่อว่าเมื่อการหมุนรอบ อุณหภูมิ และสนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอนมาบรรจบกันเป็นจุดที่สมบูรณ์แบบ คุณจะได้ไดนาโมที่ขยายสนามแม่เหล็กได้ถึง 1,000 เท่า

แต่การค้นพบล่าสุดได้ให้เบาะแสเพิ่มเติม นักวิทยาศาสตร์พบแม่เหล็กที่เคลื่อนตัวออกห่างจาก เราสามารถสังเกตวัตถุดังกล่าวได้แล้วเมื่อดาวดวงหนึ่งในระบบระเบิดในรูปของซุปเปอร์โนวา นั่นคือมันเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลขฐานสอง

ในระหว่างการเป็นหุ้นส่วน วัตถุจะโคจรเคียงข้างกัน (ใกล้กับระยะทางโลก-ดวงอาทิตย์มากขึ้น) ระยะนี้เพียงพอสำหรับการแลกเปลี่ยนวัสดุ ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เริ่มตายก่อน โดยให้มวลแก่ดาวดวงที่เล็กกว่า สิ่งนี้ทำให้เธอผ่อนคลายและคืนมวล ผลที่ได้คือ ตัวที่เล็กกว่าจะระเบิดเหมือนซุปเปอร์โนวา และโยนลูกที่สองเข้าสู่วิถีใหม่ แทนที่จะสร้างดาวนิวตรอน เราก็ได้แมกนีตาร์

พลังของสนามแม่เหล็กที่สังเกตได้นั้นช่างน่าทึ่งมาก! ใกล้โลกใช้เวลา 25 เกาส์ และบนพื้นผิวเราสัมผัสได้น้อยกว่า 0.5 เกาส์เท่านั้น ดาวนิวตรอนมีหนึ่งล้านล้านเกาส์ แต่แมกนีทาร์เกินเครื่องหมายนี้ถึง 1,000 เท่า!

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณอยู่ที่นั่น? ภายใน 1,000 กม. สนามแม่เหล็กนั้นแรงพอที่จะฉีกคุณออกเป็นชิ้น ๆ ในระดับอะตอม ความจริงก็คืออะตอมนั้นมีรูปร่างผิดปกติและไม่สามารถรองรับรูปร่างของคุณได้อีกต่อไป

แต่คุณจะไม่มีวันเข้าใจอะไรเลย เพราะคุณเสียชีวิตจากการแผ่รังสีที่รุนแรงและอนุภาคอันตรายของวัตถุในสนามแม่เหล็ก

เอกลักษณ์อีกอย่างหนึ่งของแม่เหล็กก็คือพวกมันสามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหว (สั่น) ได้ มีลักษณะคล้ายโลก แต่เกิดขึ้นบนดวงดาว ดาวนิวตรอนมีเปลือกนอกที่สามารถแตกได้ คล้ายกับการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อแม่เหล็กสร้างการระเบิด

เหตุการณ์ที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นกับวัตถุ SGR 1806-20 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 50,000 ปีแสง ใน 1/10 วินาที แผ่นดินไหวครั้งหนึ่งสร้างพลังงานมากกว่าดวงอาทิตย์ใน 100,000 ปี และนี่ไม่ใช่ซุปเปอร์โนวา แต่เป็นเพียงรอยแตกบนพื้นผิว!

โชคดีสำหรับเรา วัตถุอันตรายเหล่านี้อยู่ไกลและไม่มีโอกาสเข้าใกล้ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแม่เหล็กและเรียนรู้ข้อมูลที่น่าสนใจมากขึ้น ให้ดูวิดีโอ

แมกนีทาร์

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Sergei Popov เกี่ยวกับการระเบิดของรังสีแกมมา, สนามแม่เหล็กแรงสูงและพัลซาร์ของรังสีเอกซ์:

แม่เหล็ก "ที่ซ่อนอยู่"

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Sergei Popov เกี่ยวกับแมกนีทาร์ การระเบิดซุปเปอร์โนวา และสนามแม่เหล็กของดวงดาว:

ดาวบางดวงถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็กอย่างแรงจนเปล่งแสงวาบขนาดยักษ์เนื่องจากพลังงานของสนามแม่เหล็กและเปลี่ยนคุณสมบัติควอนตัมของสุญญากาศอย่างมีนัยสำคัญ "starquake" บนแมกนีทาร์ปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมาก (เทียบเท่าพลังงานของแผ่นดินไหวขนาด 21) และพ่นลูกบอลพลาสม่าร้อนซึ่งถูกจับโดยสนามแม่เหล็ก

เมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522 หลังจากทิ้งเครื่องบินลงสู่บรรยากาศที่เป็นพิษของดาวศุกร์ สถานีอวกาศของสหภาพโซเวียต Venera 11 และ Venera 12 ยังคงบินต่อไปในวงโคจรวงรีผ่านระบบสุริยะชั้นใน การอ่านค่าตัวนับรังสีบนสถานีทั้งสองมีความผันผวนภายใน 100 ค่าที่อ่านได้ต่อวินาที อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลา 10:51 น. ตามเวลายุโรปกลาง (EST) กระแสรังสีแกมมากระทบอุปกรณ์ ในเสี้ยววินาที ระดับการแผ่รังสีเกิน 200,000 ครั้งต่อวินาที หลังจาก 11 วินาที ฟลักซ์รังสีแกมมาปกคลุมโพรบอวกาศ Helios-2 ของ NASA ซึ่งเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน เป็นที่ชัดเจนว่าแนวราบของรังสีพลังงานสูงไหลผ่านระบบสุริยะ ในไม่ช้าเขาก็ไปถึงดาวศุกร์ และบนดาวเทียม Pioneer VenusOrbiter ที่โคจรรอบมัน ไม่กี่วินาทีต่อมา กระแสน้ำก็มาถึงโลกและบันทึกโดยดาวเทียม Vela ของกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ สามดวง ดาวเทียม Prognoz-7 ของโซเวียต และหอดูดาวอวกาศ Einstein ในที่สุด ระหว่างทางผ่านระบบสุริยะ หน้าคลื่นกระทบสถานีอวกาศ International Sun-Earth Explorer

การปะทุของรังสีแกมมาแบบแข็งที่มีพลังงานสูงนั้นรุนแรงกว่าการปะทุครั้งก่อนๆ ที่มาจากนอกระบบสุริยะถึง 100 เท่า และกินเวลาเพียง 0.2 วินาทีเท่านั้น ตามด้วยกระแสของรังสีเอกซ์อ่อนและรังสีแกมมา เต้นเป็นจังหวะ 8 วินาที และเสียชีวิตภายในสามนาที 14.5 ชั่วโมงต่อมา เวลา 01:17 น. ของวันที่ 6 มีนาคม มีการตรวจพบการระเบิดของรังสีแกมมาที่จุดเดียวกันในทรงกลมท้องฟ้าที่จุดเดียวกัน ในอีกสี่ปีข้างหน้า กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีเลนินกราด A.F. Ioffe ภายใต้การนำของ Evgeny Mazets มีการระบาดเพิ่มอีก 16 ครั้ง พวกมันมีความรุนแรงต่างกัน แต่อ่อนกว่าและสั้นกว่าการระเบิดเมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522

นักดาราศาสตร์ไม่เคยเห็นอะไรแบบนี้มาก่อน ประการแรก การระเบิดครั้งใหม่ถูกรวมไว้ในแคตตาล็อกของการระเบิดของรังสีแกมมาที่เป็นที่รู้จักและศึกษาอยู่แล้ว (Gamma-Ray Bursts, GRB) แม้ว่าจะแตกต่างจากพวกเขาในหลายประการ ในยุค 80 Kevin C. Hurley จาก University of California at Berkeley พบว่ามีการระเบิดที่คล้ายกันเกิดขึ้นในอีกสองภูมิภาคของท้องฟ้า แหล่งที่มาทั้งหมดเหล่านี้กะพริบซ้ำ ๆ ซึ่งแตกต่างจาก GRB ซึ่งฉายเพียงครั้งเดียว (ดู #4 "ในโลกแห่งวิทยาศาสตร์" Neil Gerels, Luigi Piroi และ Peter Leonard "การระเบิดที่สว่างที่สุดในจักรวาล") ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2529 ในการประชุมที่เมืองตูลูส นักดาราศาสตร์ตกลงเกี่ยวกับตำแหน่งของแหล่งกำเนิดเหล่านี้บนท้องฟ้าและตั้งชื่อพวกมันว่า "Soft Gamma Repeaters" (SGR)

บทวิจารณ์: ดาวนิวตรอนที่มีแม่เหล็กยิ่งยวด

• นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวฤกษ์หลายดวงที่เปล่งแสงวาบอันทรงพลังของรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ซึ่งอาจสว่างกว่าการระเบิดซ้ำๆ ที่ทราบกันหลายล้านเท่า ขนาดมหึมาของพลังงานและการกระเพื่อมของรังสีเหล่านี้บ่งบอกถึงดาวนิวตรอน ซึ่งเป็นวัตถุประเภทที่รุนแรงที่สุดเป็นอันดับสอง (รองจากหลุมดำ) ในจักรวาล
• ดาวนิวตรอนเหล่านี้มีสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุดเท่าที่เคยวัดมา ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าสนามแม่เหล็ก วาบที่สังเกตพบสามารถอธิบายได้ด้วยความไม่เสถียรทางแม่เหล็กที่คล้ายกับแผ่นดินไหว
• แมกนีตาร์นับล้านกำลังล่องลอยผ่านดาราจักรของเราโดยไม่มีใครตรวจจับได้ ยังคงใช้งานได้เพียง 10,000 ปี

ต้องใช้เวลาอีกเจ็ดปีก่อนที่ Duncan และ Thompson ผู้เขียนบทความนี้สองคนจะอธิบายเกี่ยวกับวัตถุแปลก ๆ เหล่านี้ และจนกระทั่งปี 1988 Cuveliotou และกลุ่มของเธอพบหลักฐานที่น่าสนใจเพื่อสนับสนุนแบบจำลองที่พวกเขาเสนอ การสังเกตล่าสุดแสดงให้เห็นว่าทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับวัตถุท้องฟ้าลึกลับประเภทอื่นที่เรียกว่าพัลซาร์เอ็กซ์เรย์ผิดปกติ (Anomalous X-ray Pulsars, AXP)

ดาวนิวตรอนเป็นเทห์ฟากฟ้าที่หนาแน่นที่สุดที่รู้จัก: มวลของพวกมันซึ่งมากกว่ามวลดวงอาทิตย์เล็กน้อย กระจุกตัวอยู่ในลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 20 กม. การศึกษา SGR ได้แสดงให้เห็นว่าดาวนิวตรอนบางดวงมีสนามแม่เหล็กแรงสูงจนทำให้คุณสมบัติของสสารภายในดาวเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและสถานะควอนตัมของสุญญากาศรอบตัวมัน ซึ่งนำไปสู่ผลกระทบทางกายภาพที่ไม่พบในที่อื่นในจักรวาล

ไม่มีใครคาดคิด

เนื่องจากการปะทุของรังสีในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 นั้นรุนแรงนัก นักทฤษฎีได้แนะนำว่าแหล่งกำเนิดของมันอยู่ที่ไหนสักแห่งในกาแลคซีของเราที่ระยะห่างไม่เกินสองสามร้อยปีแสงจากโลก ในกรณีนี้ ความเข้มของรังสีเอกซ์และแกมมาของวัตถุอาจต่ำกว่าความส่องสว่างคงที่สูงสุดของดาวฤกษ์ ซึ่งคำนวณในปี 1926 โดย Arthur Eddington (Arthur Eddington) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ถูกกำหนดโดยความดันของการแผ่รังสีที่ผ่านชั้นนอกที่ร้อนของดาวฤกษ์ หากความเข้มของการแผ่รังสีเกินค่าสูงสุดนี้ ความดันของมันก็จะเอาชนะแรงโน้มถ่วง ทำให้สสารของดาวพุ่งออกมาและขัดจังหวะการเคลื่อนที่ของดาว และฟลักซ์การแผ่รังสีที่น้อยกว่าขีดจำกัดเอดดิงตันก็อธิบายได้ไม่ยาก ตัวอย่างเช่น นักทฤษฎีบางคนแนะนำว่าการระเบิดของรังสีอาจเกิดจากผลกระทบของกลุ่มสสาร เช่น ดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหาง บนดาวนิวตรอนที่อยู่ใกล้เคียง

ผู้สมัครสำหรับ MAGNETAR

มีการค้นพบวัตถุสิบสองชิ้นในกาแลคซีของเราและบริเวณโดยรอบที่อาจเป็นสนามแม่เหล็ก

ข้อมูลเชิงสังเกตบังคับให้นักวิทยาศาสตร์ละทิ้งสมมติฐานนี้ สถานีอวกาศแต่ละแห่งระบุเวลาที่มาถึงของการแผ่รังสีอย่างหนักครั้งแรก ซึ่งอนุญาตให้ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดยโธมัส ไคลน์ (โธมัส ลิตตัน ไคลน์) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าเพื่อระบุตำแหน่งของแหล่งกำเนิด ปรากฎว่ามันเกิดขึ้นพร้อมกับเมฆแมคเจลแลนใหญ่ ซึ่งเป็นดาราจักรขนาดเล็กที่อยู่ห่างจากเราประมาณ 170,000 ปีแสง ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ตำแหน่งของแหล่งกำเนิดนั้นเกิดขึ้นพร้อมกับเศษซากของซุปเปอร์โนวาอายุน้อย ซึ่งเป็นเศษเรืองแสงของดาวฤกษ์ที่ระเบิดในเมฆแมเจลแลนใหญ่เมื่อ 5 พันปีก่อน หากนี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แหล่งกำเนิดจะต้องอยู่ห่างจากโลกมากกว่าที่เคยคิดไว้นับพันเท่า ดังนั้นความเข้มข้นของมันจะต้องมากกว่าขีดจำกัดของเอดดิงตันเป็นล้านเท่า ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 แหล่งข้อมูลนี้แยกออกมาใน 0.2 วินาที พลังงานมากที่สุดเท่าที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาในเวลาประมาณ 10,000 ปี และพลังงานนี้กระจุกตัวอยู่ในช่วงแกมมา และไม่กระจายไปทั่วสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ดาวธรรมดาไม่สามารถให้พลังงานได้มากขนาดนั้น ดังนั้นแหล่งกำเนิดจะต้องเป็นสิ่งที่ผิดปกติ เช่น หลุมดำหรือดาวนิวตรอน ตัวเลือกหลุมดำถูกปฏิเสธเพราะ ความเข้มของการแผ่รังสีเปลี่ยนแปลงด้วยคาบประมาณ 8 วินาที และหลุมดำเป็นวัตถุไร้โครงสร้างที่ไม่สามารถปล่อยคลื่นเป็นระยะๆ ได้ การเชื่อมต่อกับเศษซากซุปเปอร์โนวายังสนับสนุนสมมติฐานดาวนิวตรอน ซึ่งขณะนี้คิดว่าจะเกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนกลางของดาวฤกษ์ธรรมดาที่มีมวลสูงหมดลงและยุบตัวลงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ทำให้เกิดการระเบิดของซุปเปอร์โนวา

อย่างไรก็ตาม การระบุแหล่งกำเนิดการระเบิดด้วยดาวนิวตรอนไม่สามารถแก้ปัญหาได้ นักดาราศาสตร์รู้จักดาวนิวตรอนหลายดวงที่พบในซากซุปเปอร์โนวา พวกมันคือพัลซาร์วิทยุ ซึ่งเป็นวัตถุที่ปล่อยคลื่นวิทยุเป็นระยะๆ อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาของการระเบิดในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 หมุนรอบด้วยระยะเวลาประมาณ 8 วินาที ซึ่งช้ากว่าการหมุนของพัลซาร์วิทยุทั้งหมดที่ทราบในเวลานั้นมาก และแม้ในช่วงเวลา "สงบ" มันก็ปล่อยฟลักซ์รังสีเอกซ์ที่อยู่นิ่งซึ่งมีความเข้มสูงจนไม่สามารถอธิบายการชะลอตัวของการหมุนของดาวนิวตรอนได้ นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องแปลกที่แหล่งกำเนิดถูกแทนที่อย่างเห็นได้ชัดจากศูนย์กลางของเศษซุปเปอร์โนวา ถ้ามันก่อตัวขึ้นในใจกลางของเศษที่เหลือ สำหรับการกระจัดดังกล่าว มันควรจะได้รับความเร็ว 1,000 กม. / วินาทีระหว่างการระเบิด ซึ่งไม่เป็นเรื่องปกติสำหรับดาวนิวตรอน

ในที่สุด การระบาดเองดูเหมือนอธิบายไม่ได้ เคยสังเกตการระเบิดของรังสีเอกซ์ในดาวนิวตรอนบางดวงมาก่อน แต่ก็ไม่เคยเกินขีดจำกัดของเอดดิงตัน นักดาราศาสตร์ถือว่าพวกเขามาจากกระบวนการเผาผลาญไฮโดรเจนหรือฮีเลียมอย่างแสนสาหัส หรือกระบวนการของการเพิ่มมวลอย่างกะทันหันบนดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตาม ความรุนแรงของเปลวเพลิง SGR นั้นไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน และจำเป็นต้องมีกลไกที่แตกต่างออกไปเพื่ออธิบายมัน

ช้าลงเสมอ

การปะทุของรังสีแกมมาครั้งสุดท้ายจากแหล่งกำเนิดเมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522 ถูกบันทึกในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2526 มีการค้นพบ SGR อื่นอีกสองแห่งที่อยู่ภายในกาแลคซีของเราในปี พ.ศ. 2522 และยังคงทำงานอยู่จนถึงทุกวันนี้ ทำให้เกิดเปลวเพลิงหลายร้อยครั้งต่อปี ในปี 2541 มีการค้นพบ SGR ครั้งที่สี่ วัตถุสามในสี่ชิ้นนี้น่าจะเกี่ยวข้องกับเศษซากของซุปเปอร์โนวา สองดวงตั้งอยู่ใกล้กระจุกดาวอายุน้อยมวลหนาแน่นมาก ซึ่งบ่งชี้ที่มาของดาวฤกษ์ดังกล่าว ผู้สมัคร SGR คนที่ห้าได้ฉายแสงขึ้นเพียงสองครั้งเท่านั้น และยังไม่ได้กำหนดตำแหน่งที่แน่นอนบนท้องฟ้า

สองประเภทของดาวนิวตรอน

โครงสร้างของดาวนิวตรอนตามทฤษฎีเรื่องนิวเคลียร์ ในเปลือกของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นโครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอน สตาร์คสามารถเกิดขึ้นได้ นิวเคลียสประกอบด้วยนิวตรอนและควาร์กเป็นส่วนใหญ่ บรรยากาศของพลาสมาร้อนสามารถขยายออกไปได้เพียงไม่กี่เซนติเมตร

ในปี พ.ศ. 2539 นักวิจัย Baolian L. Chang, Richard I. Epstein, Robert A. Guyer และ C. AlexY oung ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos ตั้งข้อสังเกตว่าการระบาดของ SGR นั้นคล้ายกับแผ่นดินไหว: เปลวไฟพลังงานต่ำเกิดขึ้นบ่อยกว่า Ersin Gegus บัณฑิตจากมหาวิทยาลัยอลาบามาที่ Huntsville ยืนยันพฤติกรรมนี้สำหรับตัวอย่างเปลวไฟจำนวนมากจากแหล่งต่างๆ คุณสมบัติทางสถิติดังกล่าวเป็นลักษณะเฉพาะของระบบการจัดการตนเองที่เข้าสู่สภาวะวิกฤติ ซึ่งการก่อกวนเล็กน้อยอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ได้ พฤติกรรมนี้มีอยู่ในระบบที่หลากหลาย ตั้งแต่การพังทลายของเนินทรายไปจนถึงเปลวไฟแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์

แต่ทำไมดาวนิวตรอนถึงมีพฤติกรรมเช่นนี้? การศึกษาพัลซาร์วิทยุซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่หมุนอย่างรวดเร็วด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูงช่วยตอบคำถามนี้ได้ สนามแม่เหล็กซึ่งคงไว้โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลลึกเข้าไปในดาวฤกษ์จะหมุนไปพร้อมกับดาวฤกษ์ ลำแสงของคลื่นวิทยุถูกปล่อยออกมาจากขั้วแม่เหล็กของดาวฤกษ์และเคลื่อนที่ผ่านอวกาศเนื่องจากการหมุนของมัน เช่นเดียวกับไฟสัญญาณ ซึ่งเป็นผลมาจากการสังเกตการเต้นของชีพจร พัลซาร์ยังปล่อยกระแสของอนุภาคที่มีประจุและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำ ซึ่งนำพลังงานจากดาวนิวตรอนเชิงมุมออกไป ทำให้การหมุนของมันค่อยๆ ช้าลง

บางทีพัลซาร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดอาจอยู่ในเนบิวลาปู ซึ่งเป็นเศษซากของซุปเปอร์โนวาที่ระเบิดในปี 1054 ระยะเวลาการหมุนของมันคือ 33 ms วันนี้และเพิ่มขึ้น 1.3 ms ทุก ๆ ร้อยปี การประมาณค่าย้อนกลับจะให้ค่าประมาณ 20 มิลลิวินาทีในช่วงเริ่มต้นของพัลซาร์ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการหมุนของพัลซาร์จะยังคงช้าลง และในที่สุดความถี่ของพัลซาร์ก็จะเล็กลงจนไม่สามารถปล่อยคลื่นวิทยุออกมาได้ อัตราการชะลอตัวของการหมุนได้รับการวัดสำหรับพัลซาร์วิทยุเกือบทั้งหมด และตามทฤษฎีแล้วมันขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ จากการสังเกตเหล่านี้ สรุปได้ว่าพัลซาร์วิทยุรุ่นเยาว์ส่วนใหญ่ควรมีสนามแม่เหล็กระหว่าง $10^(12)$ ถึง $10^(13)$G (สำหรับการเปรียบเทียบ แม่เหล็กในลำโพงมีสนามประมาณ 100 เกาส์)

ในตอนแรกมีเตาอบพา

คำถามยังคงเปิดอยู่: สนามแม่เหล็กมาจากไหน? นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่ามันเกิดขึ้นในเวลาที่ดาวยังไม่กลายเป็นซุปเปอร์โนวา ดาวทุกดวงมีสนามแม่เหล็กที่อ่อน และสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้จากการกดทับ จากสมการไฟฟ้าไดนามิกของแมกซ์เวลล์ การลดขนาดของวัตถุแม่เหล็กลงครึ่งหนึ่ง จะทำให้สนามแม่เหล็กของวัตถุมีขนาดเล็กลงสี่เท่า ในระหว่างการยุบตัวของแกนกลางของดาวมวลมาก ซึ่งสิ้นสุดด้วยการกำเนิดของดาวนิวตรอน ขนาดของดาวจะลดลง $10^5$ เท่า ดังนั้น สนามแม่เหล็กควรเพิ่มขึ้น $10^(10)$ เท่า

ถ้าสนามแม่เหล็กของแกนกลางของดาวมีความแข็งแรงเพียงพอตั้งแต่เริ่มต้น การยุบตัวของแกนกลางสามารถอธิบายการดึงดูดของพัลซาร์ได้ น่าเสียดายที่ไม่สามารถวัดสนามแม่เหล็กภายในดาวฤกษ์ได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถทดสอบสมมติฐานได้ นอกจากนี้ยังมีเหตุผลที่ค่อนข้างหนักแน่นที่เชื่อว่าการบีบอัดดาวไม่ใช่เหตุผลเดียวสำหรับการปรับปรุงสนาม

เมื่อวิวัฒนาการ สนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนรูปร่าง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ไหลไปตามเส้นสนามแม่เหล็กนอกดาว

ในดาวฤกษ์ ก๊าซสามารถหมุนเวียนได้เนื่องจากการพาความร้อน บริเวณที่ร้อนกว่าของก๊าซไอออไนซ์จะเพิ่มขึ้น ในขณะที่บริเวณที่เย็นกว่าจะจมลง เนื่องจากก๊าซไอออไนซ์เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ดี เส้นแรงแม่เหล็กที่เจาะเข้าไปจึงถูกพัดพาไปโดยการไหลของสสาร ดังนั้นสนามสามารถเปลี่ยนแปลงและบางครั้งก็เข้มข้นขึ้น สันนิษฐานว่าเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่ากลไกไดนาโม ซึ่งสามารถเป็นต้นเหตุของการเกิดสนามแม่เหล็กในดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ได้ กลไกไดนาโมสามารถทำงานได้ในทุกช่วงอายุของดาวมวลสูง หากแกนที่ปั่นป่วนของมันหมุนเร็วพอ นอกจากนี้ ในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ หลังจากการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสเป็นดาวนิวตรอน การพาความร้อนจะแรงเป็นพิเศษ

ในปี 1986 Adam Burrows จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาและ James M. Lattimer จาก State University of New York ได้แสดงให้เห็นโดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ว่าอุณหภูมิของดาวนิวตรอนที่เพิ่งก่อตัวใหม่นั้นสูงกว่า 30 พันล้านองศา ของเหลวนิวเคลียร์ร้อนหมุนเวียนด้วยคาบ 10 มิลลิวินาที มีพลังงานจลน์มหาศาล ประมาณ 10 วินาที การพาความร้อนหมด

ไม่นานหลังจากการจำลองของ Burroughs และ Lattimer ดันแคนและทอมป์สันซึ่งอยู่ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันได้ประเมินความสำคัญของการพาความร้อนที่ทรงพลังในการก่อตัวของสนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอน แสงอาทิตย์สามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นได้ เมื่อสสารไหลเวียนอยู่ภายใน มันจะลากเส้นแรงแม่เหล็กไปพร้อมกับมัน ทำให้พลังงานจลน์ของมันประมาณ 10% ไปยังสนามแม่เหล็ก หากตัวกลางเคลื่อนที่ภายในดาวนิวตรอนแปลงพลังงานจลน์หนึ่งในสิบของมันเป็นสนามแม่เหล็กด้วย ความแรงของสนามควรเกิน $10^(15)$ G ซึ่งมากกว่าสนามพัลซาร์วิทยุส่วนใหญ่ 1,000 เท่า

ไดนาโมจะทำงานในปริมาตรทั้งหมดของดาวฤกษ์หรือเฉพาะในแต่ละพื้นที่นั้นขึ้นอยู่กับว่าความเร็วของการหมุนของดาวฤกษ์นั้นเทียบได้กับความเร็วของการพาความร้อนหรือไม่ ในชั้นลึกภายในดวงอาทิตย์ ความเร็วเหล่านี้อยู่ใกล้กัน และสนามแม่เหล็กสามารถ "จัดระเบียบตัวเอง" ได้ในวงกว้าง ในทำนองเดียวกัน ดาวนิวตรอนแรกเกิดมีระยะเวลาการหมุนไม่เกิน 10 มิลลิวินาที ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นสูงยิ่งในดาวนั้นจึงสามารถแพร่กระจายได้อย่างกว้างขวาง ในปี 1992 เราตั้งชื่อดาวนิวตรอนตามสมมุติฐานดังกล่าว แมกนีทาร์ .

ขีดจำกัดสูงสุดของความแรงสนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอนอยู่ที่ประมาณ $10^(17)$G ที่สนามที่แรงกว่า สสารภายในดาวจะเริ่มผสมกัน และสนามแม่เหล็กจะสลายไป ในจักรวาล เราไม่รู้จักวัตถุที่สามารถสร้างและรักษาสนามแม่เหล็กที่เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ได้ ผลข้างเคียงอย่างหนึ่งของการคำนวณของเราคือข้อสรุปที่ว่าพัลซาร์วิทยุเป็นดาวนิวตรอนซึ่งกลไกไดนาโมขนาดใหญ่ไม่ทำงาน ดังนั้น ในกรณีของพัลซาร์ปู ดาวนิวตรอนอายุน้อยจะหมุนด้วยคาบประมาณ 20 มิลลิวินาที ซึ่งช้ากว่าคาบการพาความร้อนมาก

Magnetar น้อยริบหรี่

แม้ว่าแนวคิดของสนามแม่เหล็กจะยังไม่ได้รับการพัฒนามากพอที่จะอธิบายธรรมชาติของ SGR ได้ แต่ตอนนี้ความหมายของมันจะกลายเป็นที่ชัดเจนสำหรับคุณ สนามแม่เหล็กควรกระทำต่อการหมุนของแม่เหล็กเป็นเบรกที่แรง ในอีก 5 พันปี สนาม $10^(15)$Gs จะชะลอการหมุนของวัตถุมากจนคาบของมันถึง 8 วินาที ซึ่งอธิบายการเต้นของรังสีที่สังเกตได้ระหว่างการระเบิดในเดือนมีนาคม 2522

ในขณะที่มันวิวัฒนาการ สนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนรูปร่าง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ไหลไปตามเส้นสนามแม่เหล็กนอกดาวฤกษ์ ซึ่งจะสร้างรังสีเอกซ์ ในเวลาเดียวกัน สนามแม่เหล็กจะเคลื่อนผ่านเปลือกแข็งของแมกนีตาร์ ทำให้เกิดความเค้นดัดและแรงดึงในตัวมัน สิ่งนี้ทำให้เกิดความร้อนแก่ชั้นในของดาวฤกษ์ และบางครั้งก็นำไปสู่การแตกร้าวในเปลือกโลก พร้อมด้วย "สตาร์ค" อันทรงพลัง พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในระหว่างนี้สร้างเมฆหนาแน่นของอิเล็กตรอนและโพซิตรอน รวมถึงการปะทุของรังสีแกมมาอ่อนแรงปานกลางอย่างฉับพลัน ซึ่งทำให้ชื่อแหล่งกำเนิด SGR เป็นระยะๆ

สนามแม่เหล็กจะไม่เสถียรและได้รับการจัดเรียงใหม่ขนาดใหญ่ บางครั้งการปล่อยก๊าซที่คล้ายกัน (แต่น้อยกว่า) เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดเปลวสุริยะ แมกนีทาร์อาจมีพลังงานเพียงพอสำหรับเปลวไฟที่มีพลังมหาศาลเช่นเดียวกับที่พบในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 ตามทฤษฎีแล้ว ในช่วงครึ่งวินาทีแรกของการระเบิดขนาดยักษ์ พลาสมาบอลที่ขยายตัวเป็นแหล่งกำเนิดของรังสี ในปี 1995 เราคิดว่าสสารบางส่วนของมันถูกจับโดยเส้นสนามแม่เหล็กและอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ ส่วนที่ติดอยู่นี้ค่อยๆ หดตัวและระเหย โดยปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาอย่างต่อเนื่อง จากปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา เราคำนวณว่าการที่จะบรรจุพลาสมาบอลขนาดใหญ่นี้ ต้องใช้สนามแม่เหล็กอย่างน้อย $10^(14)$Gs ซึ่งสอดคล้องกับค่าประมาณที่ทำขึ้นโดยพิจารณาจากอัตราการชะลอตัวของดาวฤกษ์ การหมุน

ในปี 1992 Bohdan Paczinski แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันได้ทำการประเมินสนามแม่เหล็กโดยอิสระ โดยสังเกตว่ารังสีเอกซ์สามารถผ่านเมฆอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าถ้าอนุภาคที่มีประจุอยู่ในสนามแม่เหล็กที่แรง เพื่อให้ความเข้มของรังสีเอกซ์ในเปลวไฟสูงมาก การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กจะต้องเกิน $10^(14)$G

สนามแม่เหล็กสุดขั้ว

สนามแม่เหล็กทำให้เกิดความสับสนในการแผ่รังสีและสสาร

การหักเหของสุญญากาศ
เมื่อคลื่นแสงโพลาไรซ์ (เส้นสีส้ม) เข้าสู่สนามแม่เหล็กที่แรงมาก มันจะเปลี่ยนความเร็วและความยาวคลื่นของมัน (เส้นสีดำ)

การแยกโฟตอน
โฟตอนเอ็กซ์เรย์แบ่งออกเป็นสองส่วนหรือรวมเข้าด้วยกันได้อย่างง่ายดาย กระบวนการนี้มีความสำคัญในฟิลด์ที่แข็งแกร่งกว่า $10^(14)$G

ปราบปรามกระจาย
คลื่นแสงสามารถส่งผ่านอิเล็กตรอน (จุดสีดำ) ได้โดยแทบไม่มีการรบกวน หากสนามแม่เหล็กไม่อนุญาตให้มีการสั่นและสั่นสะเทือนที่ความถี่ของคลื่น

การเสียรูปของอะตอม
สนามที่แข็งแกร่งกว่า $10^9$G ทำให้อิเล็กตรอนออร์บิทัลมีรูปร่างเหมือนซิการ์ ในสนามที่มีความเข้มข้น $10^(14)$G อะตอมของไฮโดรเจนจะหดตัว 200 เท่า

ทฤษฎีนี้ซับซ้อนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าความแรงสนามของสนามแม่เหล็กนั้นสูงกว่าเกณฑ์อิเล็กโทรไดนามิกของควอนตัม ซึ่งเท่ากับ $4\cdot 10^(13)$G ในพื้นที่ที่แข็งแกร่งเช่นนี้ สิ่งแปลกประหลาดเริ่มเกิดขึ้น: โฟตอนเอ็กซ์เรย์แบ่งออกเป็นสองส่วนหรือรวมเข้าด้วยกันอย่างง่ายดาย สูญญากาศนั้นถูกโพลาไรซ์ อันเป็นผลมาจากการหักเหของแสงที่รุนแรงปรากฏขึ้นในนั้น เช่นเดียวกับในผลึกแคลไซต์ อะตอมมีรูปร่างผิดปกติ กลายเป็นทรงกระบอกยาวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าความยาวคลื่นคอมป์ตันของอิเล็กตรอน (ดูตาราง) ผลกระทบที่แปลกประหลาดเหล่านี้ส่งผลต่อการสังเกตอาการของสนามแม่เหล็ก ฟิสิกส์ของปรากฏการณ์เหล่านี้ไม่ธรรมดาจนดึงดูดนักวิจัยเพียงไม่กี่คน

แฟลชใหม่

นักวิจัยยังคงติดตามแหล่งที่มาของการระเบิดของรังสี โอกาสแรกเกิดขึ้นเมื่อหอดูดาว Compton Space Gamma Observatory ของ NASA ตรวจพบการปะทุของรังสีแกมมาในเดือนตุลาคม 1993 คูเวลิโอตารอคอยสิ่งนี้มานานแล้ว ซึ่งเข้าร่วมทีมหอดูดาวฮันต์สวิลล์ อุปกรณ์ที่ลงทะเบียนเหตุการณ์ทำให้สามารถระบุตำแหน่งของแหล่งที่มาได้ด้วยความแม่นยำของแถบท้องฟ้าที่ค่อนข้างกว้างเท่านั้น Kuveliotu หันไปขอความช่วยเหลือจาก ASCA ทีมดาวเทียมของญี่ปุ่น ในไม่ช้า Toshio Murakami และเพื่อนร่วมงานของเขาจากสถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศและอวกาศแห่งประเทศญี่ปุ่นได้ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่เปล่งแสงอย่างสม่ำเสมอในบริเวณเดียวกันของท้องฟ้า จากนั้นก็เกิดกระแสไฟกระชากอีกครั้ง ขจัดข้อสงสัยทั้งหมดว่าวัตถุนี้คือ SGR วัตถุนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1979 จากนั้นจึงตั้งชื่อว่า SGR 1806-20

ในปี 1995 NASA ได้เปิดตัวดาวเทียม Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE) ซึ่งออกแบบมาเพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของรังสีเอกซ์ด้วยความแม่นยำสูง ด้วยความช่วยเหลือของเขา Kuveliotou พบว่าการแผ่รังสีจาก SGR 1806-20 เต้นเป็นจังหวะด้วยระยะเวลา 7.47 วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับช่วงเวลา 8 วินาทีที่สังเกตได้จากการระเบิดของรังสีในเดือนมีนาคม 1979 (จากแหล่งกำเนิด SGR 0526-66) ในอีกห้าปีข้างหน้า ระยะเวลาการหมุนเวียนของ SGR เพิ่มขึ้นประมาณ 0.2% แม้ว่าอัตราการชะลอตัวจะดูต่ำ แต่ก็สูงกว่าพัลซาร์วิทยุที่รู้จัก ซึ่งช่วยให้สามารถประมาณสนามแม่เหล็กของแหล่งกำเนิดได้ที่ $10^(15)$G

สำหรับการตรวจสอบแบบจำลองแมกนีตาร์ที่เข้มงวดยิ่งขึ้น จำเป็นต้องใช้แฟลชขนาดยักษ์อีกหนึ่งอัน ในช่วงเช้าตรู่ของวันที่ 27 สิงหาคม 1998 19 ปีหลังจากการระบาดซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของดาราศาสตร์ SGR คลื่นรังสีแกมมาที่ทรงพลังยิ่งกว่านั้นก็มาถึงโลกจากส่วนลึกของอวกาศโลก ด้วยเหตุนี้ เครื่องตรวจจับของสถานีอวกาศวิทยาศาสตร์ทั้ง 7 แห่งจึงถูกลดขนาดลง และสถานีอวกาศระหว่างดาวเคราะห์น้อยดาวหางของ NASA Comet Asteroid Rendezvous Flyby ถูกบังคับให้เข้าสู่โหมดปิดฉุกเฉิน รังสีแกมมากระทบด้านกลางคืนของโลกจากแหล่งกำเนิดที่จุดสุดยอดเหนือกลางมหาสมุทรแปซิฟิก

เช้าตรู่นี้ วิศวกรไฟฟ้า Umran S. Inan และเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด กำลังรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุความถี่ต่ำมากทั่วโลก เมื่อเวลา 03:22 น. CET พวกเขาตรวจพบการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในบรรยากาศชั้นบนที่แตกตัวเป็นไอออน: ขอบล่างของบรรยากาศรอบนอกของไอโอโนสเฟียร์ลดลงจาก 85 เป็น 60 กม. ในห้านาที ปรากฏการณ์อันน่าทึ่งนี้เกิดจากดาวนิวตรอนในส่วนของกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลจากเรา โดยแยกจากโลกไป 20,000 ปีแสง

ไดนาโมอีกเครื่องหนึ่ง

การปะทุของวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2541 เกือบจะเป็นสำเนาของเหตุการณ์ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 อันที่จริง พลังงานของมันนั้นน้อยกว่าถึงสิบเท่า แต่เนื่องจากแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้โลกมากขึ้น การระเบิดที่เคยบันทึกไว้ มาจากนอกระบบสุริยะ ในช่วงสองสามร้อยวินาทีสุดท้ายของแฟลช มีการสังเกตการเต้นเป็นจังหวะที่ชัดเจนเป็นระยะเวลา 5.16 วินาที ทีมงานของ Kuveliotu ใช้ดาวเทียม RXTE วัดอัตราการชะลอตัวของดาว มันกลับกลายเป็นว่าเทียบได้กับอัตราการชะลอตัวของ SGR 1806-20 ตามลำดับ สนามแม่เหล็กของพวกมันอยู่ใกล้กัน ดังนั้น จึงมีการเพิ่ม SGR อื่นลงในรายการของแม่เหล็ก การแปลแหล่งที่มาอย่างแม่นยำในรังสีเอกซ์ทำให้สามารถศึกษาแหล่งที่มาเหล่านี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุและอินฟราเรด (แต่ไม่ใช่ในแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งฝุ่นในอวกาศดูดกลืนอย่างแรง) นักดาราศาสตร์หลายคนได้จัดการกับปัญหานี้ รวมถึง Dale Frail จากห้องปฏิบัติการดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติสหรัฐฯ และ Shri Kulkarni จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย การสังเกตอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่า SGR ทั้งสี่ที่ได้รับการยืนยันยังคงปล่อยพลังงานออกมา แม้ว่าจะมีอัตราที่อ่อนแอกว่า ระหว่างการปะทุ

แม่เหล็กกะพริบเกิดขึ้นได้อย่างไร

สนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์นั้นแรงมากจนเกิดการแตกหักเป็นครั้งคราวในเปลือกแข็ง โดยปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมหาศาล

1 โดยส่วนใหญ่ แมกนีตาร์จะสงบ แต่ความเค้นที่เกิดจากสนามแม่เหล็กในเปลือกแข็งจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

2 ในช่วงเวลาหนึ่ง ความเครียดในเปลือกโลกมีมากกว่าความต้านทานแรงดึง และอาจแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ หลายชิ้น

3 "starquake" นี้สร้างกระแสไฟฟ้าที่เต้นเป็นจังหวะที่สลายตัวอย่างรวดเร็ว ทิ้งไว้เบื้องหลังลูกบอลพลาสม่าร้อน

4 พลาสมาบอลเย็นลงโดยการปล่อยรังสีเอกซ์ออกจากพื้นผิว มันระเหยภายในไม่กี่นาที

วันนี้เราสามารถพูดได้ว่าสนามแม่เหล็กของแมกนีทาร์นั้นวัดได้แม่นยำกว่าสนามแม่เหล็กของพัลซาร์ ในกรณีของพัลซาร์เดี่ยว หลักฐานเดียวที่แสดงว่าสนามแม่เหล็กของพวกมันถึง $10^(12)$ G คืออัตราการชะลอตัวที่วัดได้ของการหมุนของพวกมัน ในขณะที่การรวมกันของการชะลอตัวอย่างรวดเร็วและการแผ่รังสีเอกซ์ที่สว่างทำให้เกิดข้อโต้แย้งที่เป็นอิสระหลายประการเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กมีค่าตั้งแต่ $10^(14)$ ถึง $10^(15)$G Alaa Ibrahim และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Goddard Space Flight Center ของ NASA ได้นำเสนอหลักฐานอีกชิ้นหนึ่งที่บ่งชี้ถึงสนามแม่เหล็กแรงสูงของสนามแม่เหล็ก นั่นคือสนามสเปกตรัม X-ray cyclotron ที่สร้างขึ้นโดยโปรตอนในสนามแม่เหล็กที่มีความแรงประมาณ $ 10 ^ (15) $Gs.

ฉันสงสัยว่า magnetars เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์จักรวาลอื่น ๆ นอกเหนือจาก SGR หรือไม่? ธรรมชาติของการปะทุของรังสีแกมมาสั้นๆ ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างน่าเชื่อถือ แต่บางส่วนอาจเกิดจากการกะพริบบนสนามแม่เหล็กในดาราจักรอื่น เมื่อสังเกตจากระยะทางที่ไกลมาก แม้แต่แสงแฟลร์ขนาดยักษ์ก็สามารถเข้าใกล้ขีดจำกัดความไวของกล้องโทรทรรศน์ได้ ในกรณีนี้ จะสามารถแก้ไขได้เฉพาะการระเบิดอย่างรุนแรงของรังสีแกมมาแบบแข็งสั้นๆ ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์จะลงทะเบียนเป็น GRB ไม่ใช่ SGR

ในช่วงกลางยุค 90 ธอมป์สันและดันแคนแนะนำว่าพัลซาร์เอ็กซ์เรย์ผิดปกติ (AXPs) วัตถุที่คล้ายกับ SGRs หลายประการ อาจเป็นสนามแม่เหล็กได้เช่นกัน แต่ไม่พบเปลวไฟในพัลซาร์ดังกล่าว อย่างไรก็ตาม Victoria M. Kaspi และ Fotis P. Gavriil จาก McGill University และ Peter M. Woods จากศูนย์วิจัยและเทคโนโลยีอวกาศแห่งชาติใน Huntsville บันทึกการระบาดใน AXP สองในเจ็ดที่รู้จัก หนึ่งในวัตถุเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเศษซากของซุปเปอร์โนวาอายุน้อยในกลุ่มดาวแคสสิโอเปีย อีกวัตถุหนึ่งคือ AXP ที่เป็นสนามแม่เหล็กตัวแรกที่บันทึกด้วยแสงที่มองเห็นได้ เมื่อสามปีที่แล้ว มันถูกค้นพบโดย Ferdi Hulleman และ Martin van Kerkwijk จากมหาวิทยาลัย Utrecht (เนเธอร์แลนด์) ซึ่งทำงานร่วมกับ Kulkarni ตั้งแต่นั้นมา Brian Kern และ Christopher Martin จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียได้สังเกตเห็นความสว่างของมันในแสงที่มองเห็นได้ การแผ่รังสีของมันอ่อนลงและรุนแรงขึ้นด้วยคาบที่เท่ากับคาบการเต้นของรังสีเอกซ์ของดาวนิวตรอน การสังเกตเหล่านี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่า AXP นี้เป็นสนามแม่เหล็ก หากเป็นดาวนิวตรอนธรรมดาที่ล้อมรอบด้วยดิสก์ของสสาร การแผ่รังสีที่มองเห็นได้และอินฟราเรดของมันจะรุนแรงกว่ามาก และการเต้นของพวกมันจะเบาลงมาก

ธรรมชาติของการปะทุของรังสีแกมมาสั้นๆ ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างน่าเชื่อถือ แต่บางส่วนอาจเกิดจากการกะพริบบนสนามแม่เหล็กในดาราจักรอื่น

การค้นพบล่าสุดและความเงียบโดยสมบูรณ์ของแหล่งกำเนิดการระเบิดในเมฆแมคเจลแลนใหญ่เป็นเวลา 20 ปี บ่งชี้ว่าสนามแม่เหล็กสามารถคงอยู่เฉยๆ เป็นเวลาหลายปีและหลายทศวรรษ และทันใดนั้นก็กลายเป็นกิจกรรมระดับสูง นักดาราศาสตร์บางคนเชื่อว่า AXP นั้นอายุน้อยกว่า SGR โดยเฉลี่ย แต่คำถามยังคงเปิดอยู่ ถ้าทั้ง SGR และ AXP เป็นแมกนีทาร์ ก็อาจเป็นเศษส่วนที่มีนัยสำคัญของจำนวนดาวนิวตรอนทั้งหมด

ประวัติของแมกนีทาร์เป็นตัวเตือนว่าเรายังต้องเรียนรู้เกี่ยวกับจักรวาลอีกมากเพียงใด วันนี้เราแทบจะไม่สามารถสร้างแมกนีตาร์สักโหลท่ามกลางดวงดาวมากมาย พวกมันปรากฏตัวเพียงเสี้ยววินาทีในลำแสงที่บันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ที่ล้ำสมัยที่สุด เป็นเวลา 10,000 ปีที่สนามแม่เหล็กของพวกมันสลายตัวและหยุดปล่อยรังสีเอกซ์ที่รุนแรง ดังนั้นแม่เหล็กที่ค้นพบจำนวนโหลที่ค้นพบบ่งชี้ว่ามีมากกว่าหนึ่งล้านและอาจเป็นหลายร้อยล้าน แมกนีตาร์ที่เก่าแก่ มืดมิด และสูญพันธุ์ไปนานแล้ว ราวกับโลกที่น่าอัศจรรย์ ล่องลอยไปในอวกาศระหว่างดวงดาว ความลับอะไรที่เรายังไม่ได้ค้นพบ?

เพิ่มเติมวรรณกรรม:
แฟลช! การตามล่าหาระเบิดที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล รัฐบาลชิลลิง สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ 2545

เกี่ยวกับผู้เขียน:
Chryssa Kouveliotou, Robert C. Duncan, Christopher Thompson ได้ศึกษาเกี่ยวกับแม่เหล็กมาเป็นเวลาทั้งหมด 40 ปี Kuveliotu เป็นผู้สังเกตการณ์ที่ศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอวกาศแห่งชาติในเมืองฮันต์สวิลล์ รัฐแอละแบมา ในบรรดาวัตถุที่สังเกตพบ นอกจากการระเบิดรังสีแกมมาแบบอ่อนซ้ำแล้วซ้ำเล่า (SGRs) แล้ว ยังมีการปะทุของรังสีแกมมาแบบ "ธรรมดา" และระบบเอ็กซเรย์คู่ Duncan และ Thompson เป็นนักทฤษฎี อดีตที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน และคนหลังที่สถาบัน Canadian Institute for Theoretical Astrophysics ในโตรอนโต ดันแคนศึกษามหานวดารา สสารควาร์ก และเมฆก๊าซอวกาศ ทอมป์สันได้ศึกษาหัวข้อต่างๆ ตั้งแต่สตริงจักรวาลจนถึงการล่มสลายของอุกกาบาตยักษ์ในระยะแรกของระบบสุริยะ

ทีมนักดาราศาสตร์เป็นครั้งแรกในโลกที่สามารถวัดสนามแม่เหล็ก ณ จุดหนึ่งบนพื้นผิวของแมกนีตาร์ได้ Magnetars เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นแกนกลางที่หนาแน่นและกะทัดรัดของดาวยักษ์ที่มีชั้นนอกสุดถูกระเบิดในซุปเปอร์โนวา

Magnetars มีสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุดในจักรวาล จนถึงขณะนี้ มีการวัดเฉพาะสนามมาตราส่วนที่ใหญ่ที่สุดเท่านั้น แต่ด้วยเทคโนโลยีใหม่และการสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์ของสนามแม่เหล็ก นักดาราศาสตร์ได้ระบุสนามแม่เหล็กที่แรงและแปลเป็นภาษาท้องถิ่นภายในพื้นผิวของพวกมัน

สนามแม่เหล็กของแมกนีตาร์มีโครงสร้างที่ซับซ้อน วิธีที่ง่ายที่สุดในการตรวจจับและวัดส่วนนอกของมัน ซึ่งมีรูปร่างและลักษณะการทำงานคล้ายกับแม่เหล็กไบโพลาร์ทั่วไป

การศึกษาใหม่ได้ดำเนินการกับเครื่องแม่เหล็ก SGR 0418+5729 การสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์ XMM-Newton space X-ray แสดงให้เห็นว่าตัวที่สองซ่อนอยู่ภายในซึ่งเป็นสนามแม่เหล็กที่แรงมาก

“แมกนีทาร์นี้มีสนามที่แข็งแกร่งอยู่ใต้พื้นผิวของมัน อย่างไรก็ตาม วิธีเดียวที่จะตรวจจับได้คือการหาช่องว่างในพื้นผิวซึ่งสนามที่ซ่อนอยู่สามารถแตกออกได้” ซิลเวีย เซน ผู้เขียนร่วมคนหนึ่งของการศึกษากล่าว

การรั่วไหลของแม่เหล็กดังกล่าวยังทำให้สามารถอธิบายลักษณะการแผ่รังสีของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองได้ สนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวที่ติดอยู่ภายในดาวฤกษ์ทำให้เกิดความตึงเครียดภายใต้พื้นผิวของมัน ถึงจุดหนึ่งที่ทะลุผ่าน "เปลือก" และปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาอย่างไม่คาดคิด

Magnetars มีขนาดเล็กเกินไป - เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 กิโลเมตร - และห่างไกลที่จะมองเห็นได้แม้ในกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุด นักดาราศาสตร์สังเกตได้จากสัญญาณทางอ้อมเท่านั้น โดยวัดการแปรผันของการปล่อยรังสีเอกซ์เมื่อดาวหมุนรอบ

“SGR 0418+5729 จะหมุนทุกๆ 9 วินาที เราพบว่า ณ จุดหนึ่งของการหมุนครั้งนี้ ความสว่างของรังสีเอกซ์จะลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่ามีบางสิ่งที่จุดใดจุดหนึ่งบนพื้นผิวดูดซับรังสี” Roberto Turolla ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวเสริม

ทีมงานเชื่อว่าความเข้มข้นของโปรตอนบนพื้นที่เล็ก ๆ ของพื้นผิวแมกนีตาร์ ซึ่งอาจดูดกลืนรังสีนี้ไปได้ไม่กี่ร้อยเมตร โปรตอนถูกรวมเข้าเป็นปริมาตรเล็กๆ เช่นนี้โดยสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงซึ่งปะทุจากชั้นในของดาวฤกษ์ ให้หลักฐานที่ชัดเจนว่าสนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวที่สองแฝงตัวอยู่ภายในนั้น

“การค้นพบที่น่าตกใจนี้ยังเป็นการยืนยันว่า โดยหลักการแล้ว พัลซาร์อื่นๆ สามารถซ่อนสนามแม่เหล็กที่มีอานุภาพคล้ายคลึงกันไว้ใต้พื้นผิวของพวกมันได้ เป็นผลให้พัลซาร์จำนวนมากสามารถเปลี่ยนและกลายเป็นแมกนีทาร์ที่ทำงานอยู่ชั่วคราว - และด้วยเหตุนี้ ในอนาคตเราสามารถค้นพบแมกนีทาออร์มากขึ้นกว่าที่เคยคิดไว้ สิ่งนี้จะบังคับให้เราต้องทบทวนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวนิวตรอนอีกครั้ง” Zane กล่าว

ดาวประเภทนี้มีน้อยมากในธรรมชาติ ไม่นานมานี้ คำถามเกี่ยวกับตำแหน่งของพวกเขาและเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทันทีทำให้นักโหราศาสตร์ที่เรียนรู้อยู่ในบริเวณขอบรก แต่ต้องขอบคุณกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) ซึ่งตั้งอยู่ที่หอดูดาวปานามาในชิลี ซึ่งเป็นของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป และข้อมูลที่รวบรวมได้ นักดาราศาสตร์สามารถเชื่อได้อย่างปลอดภัยว่าในที่สุดพวกเขาก็สามารถไขปริศนาอันลึกลับได้ ของพื้นที่ที่เข้าใจยากสำหรับเรา

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นในบทความนี้ แมกนีทาร์เป็นดาวนิวตรอนประเภทหนึ่งที่หายากมาก ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือมีกำลังมหาศาล (เป็นวัตถุที่รู้จักแข็งแกร่งที่สุดในจักรวาล) ของสนามแม่เหล็ก หนึ่งในคุณสมบัติของดาวเหล่านี้คือมันมีขนาดค่อนข้างเล็กและมีความหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ามวลของสสารนี้เพียงชิ้นเดียว ขนาดเท่าลูกแก้วเล็กๆ สามารถเข้าถึงมากกว่าหนึ่งพันล้านตัน

ดาวประเภทนี้สามารถก่อตัวได้เมื่อดาวมวลสูงเริ่มยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของพวกมันเอง

Magnetars ในกาแลคซีของเรา

ทางช้างเผือกมีแม่เหล็กประมาณสามโหล วัตถุที่ศึกษาด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากนั้นตั้งอยู่ในกระจุกดาวที่เรียกว่าเวสเตอร์ลันด์-1 ซึ่งอยู่ทางตอนใต้ของกลุ่มดาวแท่นบูชาซึ่งอยู่ห่างจากเราเพียง 16,000 ปีแสง ดาวฤกษ์ซึ่งตอนนี้กลายเป็นแมกนีทาร์นั้นใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 40-45 เท่า การสังเกตนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตกตะลึง: ในความเห็นของพวกเขา ดาวที่มีขนาดใหญ่เช่นนี้ควรกลายเป็นหลุมดำเมื่อยุบตัวลง

อย่างไรก็ตาม ความจริงที่ว่าดาวฤกษ์ซึ่งก่อนหน้านี้เรียกว่า CXOU J1664710.2-455216 กลายเป็นดาวแม่เหล็กอันเป็นผลมาจากการยุบตัวของมันเอง ทำให้นักดาราศาสตร์ทรมานมาหลายปี แต่ถึงกระนั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังสันนิษฐานว่าก่อนหน้านั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ผิดปรกติและผิดปกติอย่างมาก

กระจุกดาวเปิด Westerlund 1 ภาพแสดงแมกนีทาร์และดาวข้างเคียง ฉีกขาดจากการระเบิดด้วยการระเบิด ที่มา: ESO

ไม่นานมานี้เอง ในปี 2010 มีการเสนอสมมติฐานเพื่ออภิปรายว่าแมกนีตาร์ปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดระหว่างดาวมวลสูงสองดวง ตามสมมติฐานนี้ ดวงดาวจะหมุนหนึ่งรอบซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง วัตถุเหล่านี้อยู่ใกล้มากจนพอดีกับพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น ระยะห่างระหว่างวงโคจรของดวงอาทิตย์กับโลก

แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ นักวิทยาศาสตร์ที่จัดการกับปัญหานี้ไม่พบหลักฐานใดๆ ของการอยู่ร่วมกันอย่างใกล้ชิดของดาวสองดวงในแบบจำลองที่เสนอของระบบดาวคู่ แต่ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก นักดาราศาสตร์สามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับส่วนของท้องฟ้าที่พวกเขาสนใจซึ่งเป็นที่ตั้งของกระจุกดาวและค้นหาวัตถุที่เหมาะสมซึ่งมีความเร็วค่อนข้างสูง ("หนี" หรือ "หนี" ดาว) ตามทฤษฎีหนึ่ง เชื่อกันว่าวัตถุดังกล่าวถูกโยนออกจากวงโคจรโดยกำเนิดอันเป็นผลมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่ก่อตัวเป็นแมกนีทาร์ และที่จริงแล้ว ดาวดวงนี้ถูกค้นพบ ซึ่งต่อมานักวิทยาศาสตร์เรียกว่า Westerlund 1x5

ผู้เขียนที่ตีพิมพ์ข้อมูลการศึกษา Ben Ritchie อธิบายบทบาทของดาว "วิ่ง" ที่พบดังนี้:
“ดาวที่เราพบไม่เพียงแต่มีความเร็วมหาศาลในการเคลื่อนที่ ซึ่งอาจเกิดจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา แต่ที่นี่ดูเหมือนว่าจะเป็นมวลที่เล็กจนน่าประหลาดใจ ความส่องสว่างสูง และส่วนประกอบที่อุดมด้วยคาร์บอนของมัน เป็นเรื่องน่าประหลาดใจเพราะว่าคุณสมบัติเหล่านี้ไม่ค่อยจะรวมอยู่ในวัตถุชิ้นเดียว ทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่า Westerlund 1x5 สามารถก่อตัวขึ้นในระบบเลขฐานสองได้”

ด้วยข้อมูลที่เก็บรวบรวมบนดาวดวงนี้ ทีมนักดาราศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองลักษณะที่ปรากฏของแมกนีตาร์ขึ้นใหม่ ตามโครงการที่เสนอนี้ ปริมาณเชื้อเพลิงของดาวฤกษ์ที่เล็กกว่านั้นสูงกว่า "สหาย" ของมัน ดังนั้นดาวดวงเล็กจึงเริ่มดึงดูดลูกบอลบนของดาวดวงใหญ่ซึ่งนำไปสู่การรวมตัวของสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง

หลังจากนั้นครู่หนึ่ง วัตถุขนาดเล็กก็มีขนาดใหญ่กว่าคู่หูแบบไบนารี ซึ่งทำให้กระบวนการถ่ายโอนชั้นบนกลับกัน ฟรานซิสโก นาจาร์โร หนึ่งในผู้เข้าร่วมการทดลอง กล่าวว่า การกระทำเหล่านี้ของวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษานั้นชวนให้นึกถึงเกมสำหรับเด็กที่มีชื่อเสียงอย่าง "ส่งต่อไปยังอีกเกมหนึ่ง" เป้าหมายของเกมคือการห่อสิ่งของด้วยกระดาษหลายชั้นแล้วส่งไปรอบๆ วงเด็ก ผู้เข้าร่วมแต่ละคนจะต้องแกะกระดาษห่อหนึ่งชั้นเพื่อค้นหาเครื่องประดับเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่น่าสนใจในกระบวนการนี้

ตามทฤษฎีแล้ว ดาวฤกษ์ที่ใหญ่กว่าสองดวงจะกลายเป็นดาวดวงที่เล็กกว่าและถูกละทิ้งจากระบบดาวคู่ ในขณะที่ดาวดวงที่สองหมุนรอบแกนของมันอย่างรวดเร็วและกลายเป็นซุปเปอร์โนวา ในสถานการณ์นี้ ดาว "วิ่ง" คือ Westerlund 1x5 เป็นดาวดวงที่สองในคู่ไบนารี (มีคุณลักษณะที่ทราบทั้งหมดของกระบวนการที่อธิบายไว้)
จากข้อมูลที่เก็บรวบรวมระหว่างการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ที่กำลังศึกษากระบวนการที่น่าสนใจนี้สรุปว่าการหมุนและการถ่ายโอนมวลอย่างรวดเร็วระหว่างดาวคู่เป็นกุญแจสำคัญในการก่อตัวของดาวนิวตรอนหายาก หรือที่เรียกว่าแมกนีทาร์

วิดีโอเกี่ยวกับแมกนีตาร์:

ภาพประกอบของศิลปินแสดงแม่เหล็กในกระจุกดาวอายุน้อยที่รุ่มรวยมาก เครดิตรูปภาพและลิขสิทธิ์: ESO / L. Calçada

บางทีคุณอาจคิดว่าจักรวาลสมบูรณ์แบบสำหรับชีวิต อย่างไรก็ตามมันไม่ใช่ เกือบทั้งจักรวาลเป็นสถานที่ที่น่ากลัวและไม่เป็นมิตร และเราโชคดีมากที่เกิดบนดาวเคราะห์ที่ไม่เป็นอันตรายในพื้นที่ห่างไกลของทางช้างเผือก

บนโลกใบนี้ คุณสามารถมีชีวิตที่ยืนยาวและมีความสุขได้ แต่มีสถานที่ในจักรวาลที่คุณอยู่ได้ไม่นานแม้แต่วินาทีเดียว ไม่มีอะไรที่อันตรายไปกว่าวัตถุที่ซุปเปอร์โนวาทิ้งไว้เบื้องหลัง นั่นคือดาวนิวตรอน

ดังที่คุณทราบ ดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้นเมื่อดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา เมื่อดาวเหล่านี้ตาย พวกมันไม่สามารถต้านทานแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังและหดตัวเป็นวัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบกิโลเมตร จากแรงกดดันมหาศาลดังกล่าว นิวตรอนจึงก่อตัวขึ้นภายในวัตถุ

ในกรณีส่วนใหญ่ คุณจะได้ดาวนิวตรอนประเภทแรก - พัลซาร์ พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนขนาดเล็กที่หมุนด้วยความเร็วสูง บางครั้งถึงหลายร้อยรอบต่อวินาที

อย่างไรก็ตาม ประมาณหนึ่งในสิบของดาวนิวตรอนกลายเป็นสิ่งที่แปลกมากจริงๆ มันกลายเป็นแม่เหล็ก - วัตถุลึกลับและน่ากลัวที่สุดในจักรวาล คุณคงเคยได้ยินคำนี้ แต่คำนี้คืออะไร?

ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว แมกนีทาร์เป็นดาวนิวตรอนที่เกิดจากการระเบิดซูเปอร์โนวา แต่จะเกิดอะไรขึ้นระหว่างการก่อตัวของพวกมันที่ไม่ธรรมดาที่สนามแม่เหล็กของพวกมันเกินสนามแม่เหล็กของวัตถุอื่น ๆ หลายร้อย พันและแม้กระทั่งล้านครั้ง? อันที่จริง นักดาราศาสตร์ไม่ทราบแน่ชัดว่าอะไรทำให้สนามแม่เหล็กของแมกนีตาร์มีพลังมาก

ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวง เครดิตและลิขสิทธิ์: University of Warwick/Mark Garlick

ตามทฤษฎีแรก ถ้าดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้นจากการหมุนอย่างรวดเร็ว การทำงานร่วมกันของการพาความร้อนและการหมุน ซึ่งมีอิทธิพลเหนือกว่าในช่วงไม่กี่วินาทีแรกของการมีอยู่ของดาวนิวตรอน สามารถนำไปสู่การก่อตัวของ สนามแม่เหล็กอันทรงพลัง กระบวนการนี้เป็นที่รู้จักของนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็น "ไดนาโมที่ใช้งานอยู่"

อย่างไรก็ตาม จากผลการวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ นักดาราศาสตร์ได้เสนอทฤษฎีที่สองสำหรับการก่อตัวของแมกนีตาร์ นักวิจัยได้ค้นพบสนามแม่เหล็กที่จะออกจากกาแลคซีของเราในอนาคต เราได้เห็นตัวอย่างของดาวที่หลบหนีไปแล้ว และพวกมันทั้งหมดได้รับวิถีของมันอันเป็นผลมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาในระบบดาวคู่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง magnetar นี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบเลขฐานสองด้วย

ในระบบดังกล่าว ดาวสองดวงโคจรรอบกันและกันใกล้กว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ใกล้มากจนวัสดุในดวงดาวสามารถไหลไปมาได้ ประการแรก ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เริ่มขยายตัวและถ่ายโอนสสารไปยังดาวฤกษ์ที่เล็กกว่า มวลที่เพิ่มขึ้นนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของขนาดของดาวฤกษ์ที่เล็กกว่า และวัสดุเริ่มไหลกลับไปยังดาวดวงแรก

ในท้ายที่สุด ดาวดวงหนึ่งระเบิดและโยนดาวอีกดวงหนึ่งออกจากทางช้างเผือก และดาวนิวตรอนที่ผิดปกติยังคงอยู่ที่จุดเกิดการระเบิด นั่นคือ ปฏิสัมพันธ์แบบคู่ทั้งหมดนี้ทำให้ดาวนิวตรอนกลายเป็นแม่เหล็ก บางทีนี่อาจเป็นคำตอบของปริศนาแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กของแมกนีทาร์จะทำให้คุณรู้สึกกลัว การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ใจกลางโลกมีค่าประมาณ 25 เกาส์ แต่บนพื้นผิวโลกไม่เกิน 0.5 เกาส์ ดาวนิวตรอนธรรมดามีสนามแม่เหล็กที่มีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กหลายล้านล้านเกาส์ แมกนีทาร์มีพลังมากกว่าดาวนิวตรอนถึง 1,000 เท่า

Starquakes ทำลายพื้นผิวของดาวนิวตรอนตามจินตนาการของศิลปิน เครดิตรูปภาพและลิขสิทธิ์: Darlene McElroy จาก LANL

หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดของแมกนีทาร์คือพวกมันสามารถสัมผัสกับแผ่นดินไหวได้ คุณรู้ว่ามีแผ่นดินไหว แต่บนดวงดาว พวกมันจะเกิดแผ่นดินไหว เมื่อเกิดสนามแม่เหล็ก พวกมันจะมีเปลือกนอกที่หนาแน่นกว่า "เปลือกนิวตรอน" นี้สามารถแตกได้เหมือนแผ่นเปลือกโลกบนโลก เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น แมกนีทาร์จะปล่อยลำแสงรังสีที่เราสามารถมองเห็นได้ในระยะไกล

อันที่จริง แผ่นดินไหวที่มีพลังมากที่สุดที่เคยบันทึกไว้เกิดขึ้นกับสนามแม่เหล็กที่เรียกว่า SGR 1806-20 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 50,000 ปีแสง ในเสี้ยววินาที แมกนีทาร์นี้ปล่อยพลังงานมากกว่าที่ดวงอาทิตย์สร้างขึ้นใน 100,000 ปี และไม่ใช่แม้แต่การระเบิดของวัตถุทั้งหมด มันเป็นเพียงรอยแตกเล็กๆ บนพื้นผิวของแมกนีทาร์

Magnetars เป็นวัตถุที่น่าอัศจรรย์และอันตราย โชคดีที่พวกมันอยู่ไกลมาก และคุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อชีวิตของคุณ