Magnetarer - de tætte rester af døde stjerner, der udbryder sporadisk med udbrud af højenergistråling - er nogle af de mest ekstreme genstande kendt i universet
Magnetarer - de tætte rester af døde stjerner, der udbryder sporadisk med udbrud af højenergistråling - er nogle af de mest ekstreme genstande kendt i universet. En større kampagne ved hjælp af NASAs Chandra røntgenobservatorium og flere andre satellitter viser magnetar kan være mere forskellige - og almindelige - end tidligere antaget.
Når en massiv stjerne løber tør for brændstof, kollapses dens kerne for at danne en neutronstjerne, en ultradense genstand omkring 10 til 15 mil bred. Tyngdeenergien frigivet i denne proces blæser de ydre lag væk i en supernovaeksplosion og efterlader neutronstjernen bag sig.
De fleste neutronstjerner roterer hurtigt - et par gange i sekundet - men en lille brøkdel har en relativt lav spinhastighed en gang hvert par sekunder, mens de genererer lejlighedsvis store røntgenstråler. Fordi den eneste plausible kilde til energien, der udsendes i disse udbrud, er den magnetiske energi, der er lagret i stjernen, kaldes disse objekter "magnetar."
En magnetar kaldet SGR 0418 + 5729 (SGR 0418 kort) har vist sig at have det laveste magnetiske overfladefelt, der nogensinde er fundet for denne type neutronstjerne.
De fleste magnetarer har ekstremt høje magnetfelter på deres overflade, der er ti til tusind gange stærkere end for den gennemsnitlige neutronstjerne. Nye observationer viser, at magnetar kendt som SGR 0418 + 5729 (SGR 0418 kort) ikke passer til det mønster. Det har et overflademagnetisk felt svarende til mainstream-neutronstjerner.
”Vi har fundet, at SGR 0418 har et meget lavere overflademagnetisk felt end nogen anden magnetar,” sagde Nanda Rea fra Institute of Space Science i Barcelona, Spanien. "Dette har vigtige konsekvenser for, hvordan vi tror, neutronstjerner udvikler sig i tiden og for vores forståelse af supernovaeksplosioner."
Forskerne overvågede SGR 0418 i over tre år ved hjælp af Chandra, ESAs XMM-Newton samt NASAs Swift- og RXTE-satellitter. De var i stand til at foretage et nøjagtigt skøn over styrken af det ydre magnetfelt ved at måle, hvordan dets rotationshastighed ændres under et røntgenudbrud. Disse udbrud er sandsynligvis forårsaget af brud i neutronstjernes skorpe udfældet af opbygning af spænding i et relativt stærkt, opviklet magnetfelt, der lurer lige under overfladen.
”Dette magnetiske felt med lav overflade gør dette objekt til en afvigelse blandt anomalier,” sagde medforfatter GianLuca Israel fra National Institute of Astrophysics i Rom. ”En magnetar er forskellig fra typiske neutronstjerner, men SGR 0418 adskiller sig også fra andre magnetarer.”
Ved at modellere udviklingen i afkøling af neutronstjernen og dens skorpe såvel som det gradvise forfald af dets magnetfelt estimerede forskerne, at SGR 0418 er omkring 550.000 år gammel. Dette gør SGR 0418 ældre end de fleste andre magnetarer, og denne udvidede levetid har sandsynligvis gjort det muligt for overflademagnetisk feltstyrke at falde over tid. Da skorpen svækkedes, og det indre magnetfelt er relativt stærkt, kunne der stadig opstå udbrud.
Tilfældet med SGR 0418 kan betyde, at der er mange flere ældre magnetar med stærke magnetiske felter skjult under overfladen, hvilket antyder, at deres fødselsrate er fem til ti gange højere end tidligere antaget.
”Vi tror, at en gang om året i hver galakse skulle en stille neutronstjerne skulle tænde med magnetlignende udbrud, ifølge vores model for SGR 0418,” sagde Josè Pons fra University of Alacant i Spanien. ”Vi håber at finde mange flere af disse objekter.”
En anden implikation af modellen er, at det overflademagnetiske felt i SGR 0418 engang burde have været meget stærkt ved sin fødsel for en halv million år siden. Dette plus en muligvis stor population af lignende genstande kunne betyde, at de massive forfæderstjerner allerede havde stærke magnetiske felter, eller at disse felter blev skabt af hurtigt roterende neutronstjerner i det kernekollaps, der var en del af supernova-begivenheden.
Hvis et stort antal neutronstjerner fødes med stærke magnetiske felter, kan en betydelig del af gammastråle-bursts være forårsaget af dannelse af magnetar snarere end sorte huller. Magnetfødsels bidrag til gravitationsbølgesignaler - krusninger i rumtid - ville også være større end tidligere antaget.
Muligheden for et relativt lavt overflademagnetisk felt til SGR 0418 blev først annonceret i 2010 af et team med nogle af de samme medlemmer. Imidlertid kunne forskerne på det tidspunkt kun bestemme en øvre grænse for magnetfeltet og ikke et faktisk estimat, fordi der ikke var indsamlet nok data.
SGR 0418 er placeret i Mælkevejsgalaksen i en afstand af ca. 6.500 lysår fra Jorden. Disse nye resultater på SGR 0418 vises online og vil blive offentliggjort i 10. juni 2013-udgaven af The Astrophysical Journal. NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet for NASA's Science Mission Directorate i Washington. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer Chandras videnskab og flyveoperationer fra Cambridge, Mass.
via Chandra røntgenobservatorium