W 2020 roku dzięki odkryciu magnetara astronomowie dodali nowego członka do ekskluzywnej rodziny egzotycznych obiektów. Nowe badania z wykorzystaniem Obserwatorium rentgenowskiego Chandra potwierdzają tezę, że jest to również pulsar, co oznacza, że emituje regularne impulsy światła.
Magnetar jest rodzajem gwiazdy neutronowej, niezwykle gęstego obiektu składającego się głównie z ciasno upakowanych neutronów, który powstaje z zapadniętego jądra masywnej gwiazdy po wybuchu supernowej.
To, co odróżnia magnetary od innych gwiazd neutronowych, to fakt, że mają one także najpotężniejsze znane we Wszechświecie pola magnetyczne. Dla porównania, siła pola magnetycznego naszej planety ma wartość około jednego Gaussa, podczas gdy magnes na lodówkę ma wartość około 100 Gaussów. Magnetary mają zaś pola magnetyczne o wartości 1014 Gaussów. Gdyby magnetar znajdował się w odległości ⅙ dystansu Ziemia-Księżyc (ok. 65 000 km), wymazałby dane ze wszystkich kart kredytowych na Ziemi.
12 marca 2020 roku, za pomocą teleskopu Neil Gehrels Swift, astronomowie odkryli nowego magnetara. To dopiero 31 znany magnetar spośród około 3000 znanych gwiazd neutronowych.
Po dalszych obserwacjach naukowcy ustalili, że obiekt ten, nazwany J1818.0-1607, był wyjątkowy jeszcze z innych powodów. Po pierwsze może to być najmłodszy znany magnetar, którego wiek szacuje się na około 500 lat – bazą tej koncepcji stały się szybkość zmniejszania się prędkości wirowania i założenie, że rozpoczął znacznie szybsze wirowanie. Po drugie rotuje znacznie szybciej niż jakikolwiek odkryty wcześniej magnetar – z prędkością obrotu raz na 1,4 sekundy.
Obserwacje J1818.0-1607 wykonane przez Chandra niecały miesiąc po odkryciu za pomocą Swift dały astronomom pierwszy wysokiej rozdzielczości obraz w promieniach X. Dane z Chandra pokazały punktowe źródło, w którym znajdował się magnetar, otoczone rozproszoną emisją promieniowania rentgenowskiego, prawdopodobnie wywołaną promieniowaniem X odbijającym się od pyłu znajdującego się w jego pobliżu. (Część tej rozproszonej emisji promieniowania X może także pochodzić z wiatrów wiejących z dala od gwiazdy neutronowej).
Ten złożony obraz zawiera szerokie pole widzenia w podczerwieni uzyskane z dwóch misji: Spitzer i WISE, wykonane przed odkryciem magnetara. Obrazy w promieniach X pokazują magnetara w kolorze fioletowym. Znajduje się on blisko płaszczyzny Drogi Mlecznej, w odległości około 21 000 lat świetlnych od Ziemi.
Inni astronomowie także obserwowali J1818.0-1607 za pomocą radioteleskopów, takich jak Very Large Array (VLA) i ustalili, że emituje on fale radiowe. Oznacza to, że posiada także właściwości podobne do typowego „pulsara o napędzie rotacyjnym”, typu gwiazdy neutronowej emitującej wiązki promieniowania, które są wykrywane jako powtarzające się impulsy emisji, gdy rotuje ona i zwalnia. Zarejestrowano tylko pięć magnetarów, w tym ten, który również działa jak pulsary, stanowiące mniej niż 0,2% znanej populacji gwiazd neutronowych.
Obserwacje z Chandra mogą również stanowić wsparcie tej ogólnej teorii. Harsha Blumer z West Virginia University i Samar Safi-Harb z University of Manitoba w Kanadzie, autorzy pracy, zbadali, jak skutecznie J1818.0-1607 przekształca energię z malejącej prędkości wirowania na promieniowanie rentgenowskie. Doszli do wniosku, że wydajność ta jest mniejsza niż typowa dla magnetarów i prawdopodobnie mieści się w zakresie znalezionym dla innych pulsarów o napędzie rotacyjnym.
Oczekiwano, że eksplozja, która stworzyła magnetara w tym wieku, pozostawiła po sobie wykrywalne pole szczątków. Aby szukać tej pozostałości po supernowej, Safi-Harb i Blumer przejrzeli dane rentgenowskie uzyskane z Chandra, dane w podczerwieni ze Spitzera i dane radiowe z VLA. Wzięli pod uwagę dane ze Spitzera i VLA znaleźli możliwe dowody na istnienie pozostałości, ale w stosunkowo dużej odległości od magnetara. Aby pokonać tę odległość, magnetar musiałby podróżować z prędkością znacznie przekraczającą prędkość najszybszych znanych gwiazd neutronowych, nawet zakładając, że jest znacznie starszy niż oczekiwano, co by dawało więcej czasu na podróż.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
J1818.0-1607: Chandra Studies Extraordinary Magnetar
Chandra observations of the newly discovered magnetar Swift J1818.0-1607
Źródło: Chandra
Na ilustracji: Magnetar J1818.0-1607. Źródło: Promienie rentgenowskie: NASA/CXC/Univ. of West Virginia/H. Blumer; Podczerwień: (Spitzer and Wise): NASA/JPL-CalTech/Spitzer
