Magnetars: Neutron Stars with a Kick

Αστέρια νετρονίων είναι περίεργα, αινιγματικά αντικείμενα εκεί έξω στον γαλαξία. Έχουν μελετηθεί εδώ και δεκαετίες καθώς οι αστρονόμοι λαμβάνουν καλύτερα όργανα ικανά να τα παρακολουθούν. Σκεφτείτε μια τρομακτική, συμπαγή σφαίρα νετρονίων που σφίγγει σφιχτά σε ένα χώρο στο μέγεθος μιας πόλης.

Μια κατηγορία αστεριών νετρονίων ειδικότερα είναι πολύ ενδιαφέρουσα. ονομάζονται "μαγνήτες". Το όνομα προέρχεται από αυτό που είναι: αντικείμενα με εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία. Ενώ τα ίδια τα αστέρια των νετρονίων έχουν απίστευτα ισχυρά μαγνητικά πεδία (της τάξης των 10¹² Gauss, για όσους από εσάς θέλουν να παρακολουθούν αυτά τα πράγματα), οι μαγνήτες είναι πολλές φορές πιο ισχυροί. Οι πιο ισχυροί μπορούν να είναι πάνω από ένα TRILLION Gauss! Συγκριτικά, η ισχύς του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου είναι περίπου 1 Gauss. η μέση δύναμη πεδίου στη Γη είναι μισή Gauss. (Το Gauss είναι η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να περιγράψουν τη δύναμη ενός μαγνητικού πεδίου.)

Λοιπόν, πώς σχηματίζονται μαγνήτες; Ξεκινά με ένα αστέρι νετρονίων. Αυτά δημιουργούνται όταν ένα τεράστιο αστέρι εξαντλείται από καύσιμο υδρογόνου για να καεί στον πυρήνα του. Τελικά, το αστέρι χάνει τον εξωτερικό του φάκελο και καταρρέει. Το αποτέλεσμα είναι μια τεράστια έκρηξη που ονομάζεται σουπερνόβα.

Κατά τη διάρκεια της σουπερνόβα, ο πυρήνας ενός υπερμεγέθους αστεριού μπαίνει σε μια μπάλα μόλις 40 χιλιόμετρα (περίπου 25 μίλια). Κατά τη διάρκεια της τελικής καταστροφικής έκρηξης, ο πυρήνας καταρρέει ακόμη περισσότερο, κάνοντας μια απίστευτα πυκνή μπάλα με διάμετρο περίπου 20 χλμ.

Αυτή η απίστευτη πίεση προκαλεί πυρήνες υδρογόνου να απορροφήσουν ηλεκτρόνια και να απελευθερώσουν νετρίνα. Αυτό που απομένει μετά την κατάρρευση του πυρήνα είναι μια μάζα νετρονίων (που αποτελούν συστατικά ενός ατομικού πυρήνα) με απίστευτα υψηλή βαρύτητα και πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Για να αποκτήσετε ένα μαγνητάρι, χρειάζεστε ελαφρώς διαφορετικές συνθήκες κατά την κατάρρευση του αστρικού πυρήνα, οι οποίες δημιουργούν τον τελικό πυρήνα που περιστρέφεται πολύ αργά, αλλά έχει επίσης πολύ ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο.

Παρατηρήθηκαν μερικές δεκάδες γνωστές μαγνήτες και μελετώνται και άλλες πιθανές. Μεταξύ των πιο κοντινών είναι ένα που ανακαλύφθηκε σε ένα σμήνος αστεριών περίπου 16.000 έτη φωτός μακριά μας. Το σύμπλεγμα ονομάζεται Westerlund 1 και περιέχει μερικά από τα πιο τεράστια αστέρια κύριας ακολουθίας το σύμπαν. Μερικοί από αυτούς τους γίγαντες είναι τόσο μεγάλοι που η ατμόσφαιρά τους θα έφτανε στην τροχιά του Κρόνου, και πολλοί είναι τόσο φωτεινοί όσο ένα εκατομμύριο Ήλιοι.

Τα αστέρια σε αυτό το σύμπλεγμα είναι αρκετά εξαιρετικά. Με όλα αυτά να είναι 30 έως 40 φορές τη μάζα του Ήλιου, καθιστά επίσης το σύμπλεγμα αρκετά νέο. (Πιο τεράστια αστέρια γερνούν γρηγορότερα.) Αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι τα αστέρια που έχουν ήδη εγκαταλείψει το κύρια ακολουθία περιείχε τουλάχιστον 35 ηλιακές μάζες. Αυτό από μόνο του δεν είναι μια εντυπωσιακή ανακάλυψη, ωστόσο η επακόλουθη ανίχνευση ενός μαγνητάρ στη μέση του Westerlund 1 έστειλε τρόμους στον κόσμο της αστρονομίας.

Συμβατικά, τα αστέρια νετρονίων (και συνεπώς τα μαγνητάρια) σχηματίζονται όταν ένα αστέρι ηλιακής μάζας 10 - 25 φεύγει από την κύρια ακολουθία και πεθαίνει σε ένα τεράστιο σουπερνόβα. Ωστόσο, με όλα τα αστέρια στο Westerlund 1 να έχουν σχηματιστεί σχεδόν την ίδια στιγμή (και σκέφτονται η μάζα είναι ο βασικός παράγοντας στο ποσοστό γήρανσης) το αρχικό αστέρι πρέπει να ήταν μεγαλύτερο από 40 ηλιακά μάζες.

Δεν είναι σαφές γιατί αυτό το αστέρι δεν κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα. Μία πιθανότητα είναι ότι τα μαγνητάρια σχηματίζονται με εντελώς διαφορετικό τρόπο από τα κανονικά αστέρια νετρονίων. Ίσως υπήρχε ένα σύντροφο αστέρι να αλληλεπιδρά με το εξελισσόμενο αστέρι, το οποίο το έκανε να ξοδεύει πολύ από την ενέργειά του πρόωρα. Μεγάλο μέρος της μάζας του αντικειμένου μπορεί να είχε διαφύγει, αφήνοντας πολύ λίγο πίσω για να εξελιχθεί πλήρως σε μια μαύρη τρύπα. Ωστόσο, δεν εντοπίστηκε σύντροφος. Φυσικά, το συνοδευτικό αστέρι θα μπορούσε να είχε καταστραφεί κατά τη διάρκεια των ενεργητικών αλληλεπιδράσεων με τον πρόγονο του μαγνήτη. Είναι σαφές ότι οι αστρονόμοι πρέπει να μελετήσουν αυτά τα αντικείμενα για να κατανοήσουν περισσότερα για αυτά και πώς σχηματίζονται.

Ωστόσο, γεννιέται ένας μαγνήτης, το απίστευτα ισχυρό μαγνητικό πεδίο είναι το πιο καθοριστικό χαρακτηριστικό του. Ακόμα και σε αποστάσεις 600 μιλίων από ένα μαγνητάρι, η ισχύς του πεδίου θα ήταν τόσο μεγάλη ώστε να διαχωριστεί κυριολεκτικά ο ανθρώπινος ιστός. Εάν το μαγνητάρι επιπλέει στα μισά μεταξύ της Γης και της Σελήνης, το μαγνητικό του πεδίο θα ήταν αρκετά ισχυρό ώστε να ανυψωθεί μεταλλικά αντικείμενα όπως στυλό ή συνδετήρες από τις τσέπες σας και απομαγνητίζουν πλήρως όλες τις πιστωτικές κάρτες Γη. Δεν είναι μόνο αυτό. Το περιβάλλον ακτινοβολίας γύρω τους θα ήταν εξαιρετικά επικίνδυνο. Αυτά τα μαγνητικά πεδία είναι τόσο ισχυρά που παράγουν εύκολα την επιτάχυνση των σωματιδίων εκπομπές ακτίνων Χ και ακτινογραφία γάμμα φωτόνια, το υψηλότερο ενεργειακό φως στο σύμπαν.

Επεξεργάστηκε και ενημερώθηκε από Κάρολιν Κόλινς Πέτερσεν.