5 miesięcy temu

Pierwszy raz w historii zaobserwowano mgławicę wokół magnetara

Kolejna zagadka astronomii.

magnerat

Potężna chmura cząstek wysokoenergetycznych, nazywana mgławicą wiatrową, otaczająca niezwykle rzadką neutronową gwiazdę – magnetar, została zauważona przez astronomów pierwszy raz w historii, ogłosiło pod koniec czerwca NASA.

Z 2600 odkrytych, jak na razie, gwiazd neutronowych tylko 29 zostało sklasyfikowanych jako magnetary. Do tej pory nikt też nie zaobserwował by były one otoczone mgławicami.

Zidentyfikowana za pomocą satelity Swift NASA mgławica, znajduje się wokół magnetara o nazwie Swift J1834.9-0846 (w skrócie J1834.9), który został odkryty w 2011 roku.

„W tej chwili nie wiemy jak J1834.9 rozwinął i utrzymał mgławicę. Do tej pory struktura taka była widziana wyłącznie wokół młodych pulsarów” powiedział kierownik badań George Younes z George Washington University.

„Jeśli procesy działające tutaj są podobne jak u pulsarów, to oznacza, że około 10 procent utraty energii obrotowej magnetara zasila poświatę mgławicy, co byłoby najwyższą wydajnością jaką kiedykolwiek zaobserwowaliśmy w takim systemie”.

Czym dokładnie jest jednak magnetar?

Magnetary są najsilniejszymi magnesami we wszechświecie, wybuchającymi bez ostrzeżenia.

Eksplozje mogą niekiedy trwać całymi miesiącami. Każdy rozbłysk emituje niezwykle silne promieniowanie gamma i rentgenowskie. Energia wybuchu jest miliony razy większa niż przy wybuchu supernowej. Po każdym cyklu wybuchów następuje zwolnienie ruchu rotacyjnego obiektu.

Magnetary generują niezwykle potężne pole magnetyczne – do 1000 razy silniejsze niż w zwykłych gwiazdach neutronowych. Jak wyjaśnia NASA pole magnetyczne magnetarów liczy „milion miliardów Gaussa, dla porównania pole magnetyczne Słońca ma wartość tylko około 5 Gaussa”.

magnetar

Obraz promieniowania rentgenowskiego przedstawia rozszerzoną emisję wokół źródła znanego jako Swift J 1834.9-0846, rzadkiej ultra-magnetycznej gwiazdy neutronowej zwanejo magnetarem. Źródło: ESA/XMM-Newton/Younes et al. 2016

Naukowcy nie są do końca pewni, jak działają magnetary, ale nie są one zasilane przez takie mechanizmy jak fuzja jądrowa (jak w przypadku Słońca), ani przez siłę obrotu jak w zwykłych gwiazdach neutronowych.

W rzeczywistości magnetary obracają się stosunkowo wolno, kończąc obrót co 7 sekund (plus minus), w porównaniu do sekundy w przypadku przeciętnej gwiazdy neutronowej.

Wydaje się, że są zasilane przez rozkład pola magnetycznego, co powoduje, że emitują wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak promieniowanie rentgenowskie i gamma, co nadaje im intensywnego blasku.

Mgławica wiatrowa wokół magnetara

Younes i jego zespół badali J1834.9 od momentu odkrycia, finalnie zauważyli dziwną poświatę rozciągającą się na długość 15 lat świetlnych, tworzącą się wokół obiektu. Dalsze obserwacje potwierdziły istnienie mgławicy wiatrowej, stanowiąc pierwsze w historii odkrycie mgławicy wokół magnetara.

„Dla mnie najbardziej interesujące jest teraz pytanie, dlaczego jest to jedyny magnetar z mgławicą? Gdy poznamy odpowiedź, być może będziemy w stanie zrozumieć, co tworzy magnetary, a co zwykłe pulsary”, mówi jeden z członków zespołu, Chryssa Kouveliotou z George Washington University.

Mgławice wiatrowe powstają podczas wirowania gwiazd neutronowych – lub pulsarów – w połączeniu z silnym polem magnetycznym, w celu przyspieszenia elektronów i innych cząstek, do bardzo wysokich energii. Powstający w ten sposób „wiatr” pulsara, rozwija się w mgławicę wiatrową, jak np. w centrum słynnej Mgławicy Kraba.

wind-nebula

Mgławica Kraba. Źródło: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

Co dziwne w tym zjawisku, to że do tej pory naukowcy sądzili, że tylko młode pulsary są w stanie utrzymać mgławice wiatrowe, ponieważ obracają się z wystarczającą szybkością, aby powstrzymać cząsteczki od rozprzestrzenienia się w kosmos. W miarę jak z wiekiem pulsar spowalnia, staje się zbyt słaby, by powstrzymać cząstki od ucieczki.

Jak jest więc możliwe aby magnetar, który obraca się jeszcze wolniej niż zwykły pulsar, utrzymał swoją mgławicę? Naukowcy mają kolejną zagadkę do rozwiązania.