Magnetāri: neitronu zvaigznes ar sitienu
Mākslinieka vizualizēts magnetārs. Šī atrodas zvaigžņu kopā, kurā mirdz simtiem masīvu, karstu zvaigžņu. Magnetāram ir neticami spēcīgs magnētiskais lauks. ESO/L. Calcada. CC BY 4.0
Neitronu zvaigznes ir dīvaini, mīklaini objekti galaktikā. Tie ir pētīti gadu desmitiem, jo astronomi iegūst labākus instrumentus, kas spēj tos novērot. Padomājiet par drebošu, cietu neitronu bumbu, kas cieši saspiesta kopā pilsētas lieluma telpā.
Īpaši viena neitronu zvaigžņu klase ir ļoti intriģējoša; tos sauc par 'magnetāriem'. Nosaukums cēlies no tā, kas tie ir: objekti ar ārkārtīgi spēcīgu magnētisko lauku. Lai gan pašām normālām neitronu zvaigznēm ir neticami spēcīgi magnētiskie lauki (apmēram 1012Gauss, tiem no jums, kam patīk sekot līdzi šīm lietām), magnetāri ir daudzkārt jaudīgāki. Visjaudīgākie var sasniegt TRILJONUS Gausu! Salīdzinājumam, Saules magnētiskā lauka stiprums ir aptuveni 1 Gauss; vidējais lauka stiprums uz Zemes ir puse Gausa. (Gauss ir mērvienība, ko zinātnieki izmanto, lai aprakstītu magnētiskā lauka stiprumu.)
Magnetāru radīšana
Tātad, kā veidojas magnetāri? Tas sākas ar neitronu zvaigzni. Tie rodas, kad masīvai zvaigznei pietrūkst ūdeņraža degvielas, lai tā sadegtu savā kodolā. Galu galā zvaigzne zaudē savu ārējo apvalku un sabrūk. Rezultāts ir milzīgs sprādziens, ko sauc par supernovu .
Supernovas laikā supermasīvas zvaigznes kodols tiek saspiests tikai aptuveni 40 kilometru (25 jūdzes) diametrā. Pēdējā katastrofālā sprādziena laikā kodols sabrūk vēl vairāk, veidojot neticami blīvu bumbu, kuras diametrs ir aptuveni 20 km jeb 12 jūdzes.
Šis neticamais spiediens liek ūdeņraža kodoliem absorbēt elektronus un atbrīvot neitrīnus. Tas, kas paliek pēc kodola sabrukšanas, ir neitronu masa (kas ir atoma kodola sastāvdaļas) ar neticami lielu gravitāciju un ļoti spēcīgu magnētisko lauku.
Lai iegūtu magnetāru, zvaigžņu kodola sabrukšanas laikā ir nepieciešami nedaudz atšķirīgi apstākļi, kas rada galīgo kodolu, kas rotē ļoti lēni, bet kuram ir arī daudz spēcīgāks magnētiskais lauks.
Kur mēs atrodam magnētus?
Ir novēroti pāris desmiti zināmu magnetāru, un citi iespējamie joprojām tiek pētīti. Viens no tuvākajiem ir viens, kas atklāts zvaigžņu kopā aptuveni 16 000 gaismas gadu attālumā no mums. Kopu sauc par Westerlund 1, un tajā ir dažas no masīvākajām galvenās secības zvaigznēm pasaulē. Visums . Daži no šiem milžiem ir tik lieli, ka to atmosfēra varētu sasniegt Saturna orbītu, un daudzi ir tikpat spoži kā miljons Saules.
Zvaigznes šajā klasterī ir diezgan neparastas. Tā kā tie visi ir 30 līdz 40 reizes lielāki par Saules masu, tas arī padara kopu diezgan jaunu. (Masīvākas zvaigznes noveco ātrāk.) Bet tas arī nozīmē, ka zvaigznes, kas jau ir pametušas galvenā secība satur vismaz 35 saules masas. Tas pats par sevi nav pārsteidzošs atklājums, tomēr sekojošais magnetāra atklāšana Westerlund 1 vidū izraisīja trīsas astronomijas pasaulē.
Parasti neitronu zvaigznes (un līdz ar to magnetāri) veidojas, kad zvaigzne ar 10–25 Saules masu atstāj galveno secību un mirst masīvā supernovā. Tomēr, tā kā visas zvaigznes Westerlund 1 ir veidojušās gandrīz vienā laikā (un ņemot vērā masu, kas ir galvenais novecošanas ātruma faktors), sākotnējā zvaigzne noteikti bija lielāka par 40 Saules masām.
Nav skaidrs, kāpēc šī zvaigzne nesabruka melnajā caurumā. Viena iespēja ir tāda, ka varbūt magnetāri veidojas pavisam savādāk nekā parastās neitronu zvaigznes. Varbūt kāda zvaigzne pavadoņa mijiedarbojās ar zvaigzni, kas attīstās, un tas lika tai priekšlaicīgi tērēt lielu daļu savas enerģijas. Liela daļa objekta masas varētu būt izplūdusi, atstājot pārāk maz, lai pilnībā evolucionētu par melno caurumu. Tomēr neviens pavadonis nav atklāts. Protams, pavadošā zvaigzne varēja tikt iznīcināta enerģētiskās mijiedarbības laikā ar magnetāra priekšteci. Skaidrs, ka astronomiem ir jāpēta šie objekti, lai saprastu vairāk par tiem un to veidošanās veidu.
Magnētiskā lauka stiprums
Lai arī kā piedzimst magnetārs, tā neticami spēcīgais magnētiskais lauks ir tā raksturīgākā īpašība. Pat 600 jūdžu attālumā no magnetāra lauka stiprums būtu tik liels, ka burtiski saplēstu cilvēka audus. Ja magnetārs peldētu pusceļā starp Zemi un Mēnesi, tā magnētiskais lauks būtu pietiekami spēcīgs, lai izceltu no kabatām metāla priekšmetus, piemēram, pildspalvas vai saspraudes, un pilnībā atmagnetizētu visas kredītkartes uz Zemes. Tas vēl nav viss. Radiācijas vide ap tiem būtu neticami bīstama. Šie magnētiskie lauki ir tik spēcīgi, ka daļiņu paātrinājums viegli rodasrentgenstaru emisijasun gamma starojums fotoni, augstākās enerģijas gaisma pasaulē Visums .
Rediģēja un atjauninājaKerolīna Kolinsa Petersena.