Az új sztár a magnetár

Az utóbbi évtizedek egyik legnagyobb szenzációja a szupererős mágneses térrel rendelkező pulzárok felfedezése volt, amelyeket új csillagtípusként soroltak be. A nevük: magnetár (,,mágnescsillag”). A magnetárok olyan lassan forgó neutroncsillagok, amelyek mágneses terének erőssége minden eddig ismert értéket felülmúl (elérheti a 80 milliárd teslát).

Még 2018-ban, a Curtin Egyetem kutatói fedezték fel azt a különleges égitestet, amely valamilyen megmagyarázhatatlan okból kifolyólag 18 percenként, átlagosan 30-60 másodpercre „felvillant”, azaz rádióhullámokat sugárzott magából. A Nemzetközi Rádiócsillagászati ​​Kutatóközpont közelebbről is megvizsgálta az objektumot, és arra a megállapításra jutott, hogy egy teljesen új típusú égitestet sikerült felfedezniük.

Bár az égitest működése valóban számtalan kérdést vet fel, minden bizonnyal egy magnetár, azaz egy rendkívül erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagról van szó, amely a szokottnál jóval lassabban mozog, és amelyet korábban még nem sikerült észlelni. Ezen égitestek egyébként általában nem túl nagyok, cserébe viszont rendkívül sűrűek, egy teáskanálnyi magnetár akár több milliárd tonnát is nyomhat a földi gravitációs mezőn.

A Földhöz csillagászati szempontból viszonylag közel, mindössze 4000 fényévnyire található objektum már nem sugároz rádióhullámokat, ám felfedezése így is komoly tudományos előrelépést jelent, ugyanis ez lehet az első olyan alkalom, hogy egy nagyon lassan forgó neutroncsillagot, azaz egy ultrahosszú periódusos magnetárt sikerült észlelniük a kutatóknak.

A kutatók számára a legnagyobb rejtély, hogy miért tudták észlelni a jelenséget. A neutroncsillagok ugyanis azok a csillagmaradványok, amelyek egy szupernóva-robbanás után hátramaradnak. A gyorsan forgó neutroncsillagok pulzárként viselkednek – ezek periodikusan bocsátanak ki jeleket magukból –, ám másodpercenként vagy milliszekundumonként villannak fel.

A neutroncsillagok az idő múlásával lassulnak, ám ha egy bizonyos szint alá esik a sebességük, elvileg nem szabadna őket látni. Emiatt nem értik, hogy egy magnetár hogyan volt képes még mindig annyi energiát kibocsátani magából, hogy látni lehetett. Hurley-Walker szerint az égitest valahogy sokkal hatékonyabban alakítja át a mágneses mezőt rádióhullámmá, mint bármi, amit eddig láttunk.

A magnetárok felszínének anyaga kb. 10 millió K hőmérsékletű, s így állandó röntgensugárzást bocsájt ki. Hat olyan röntgenpulzárt ismerünk, amelyek jelentősen különböznek társaiktól (Anomalous X-ray Pulsars, AXPs). Forgási sebességük kisebb a megszokottnál, mindegyikük 6‐10 másodperces periódusidővel rendelkezik. Lehetséges, hogy ez esetben is magnetárokkal van dolgunk.

Feltételezhető, hogy a pulzárok életük folyamán sajátos átalakuláson mennek keresztül. Ezen átalakulás során az átlagos pulzárok viszonylag rövid idő alatt lelassulnak, mágneses terük felerősödik, SGR majd AXP típusú magnetárrá válnak, végül forgásuk leáll, s ezáltal számunkra láthatatlanokká válnak.

Mennyi a magnetárok száma a Galaxisban? Valószínűleg csak töredéküket tudjuk észlelni, mivel forgási sebességük gyorsan csökken. Eszerint a legtöbb magnetár ma már inaktív, halott égitest. A Tejútrendszerben 1‐100 millió képviselőjük lehet. Azokban a szupernóva-maradványokban, ahol nem találunk ,,normális” pulzárt, halott magnetárok rejtőzhetnek, amelyek igen gyorsan keresztülmentek az SGR, majd az AXP állapoton.

A jövőben, érzékenyebb műszerekkel, talán feltárhatjuk a ,,halott pulzárok sírkertjét” is.

A neutroncsillagok egykori nagy tömegű csillagok magjai. A csillag kataklizmikus halálának utolsó pillanatai előtt több milliárd tonna plazma zuhan annak magjára majdnem fénysebességgel, amely az elképzelhetetlenül erős gravitáció hatására roppant sűrűvé válik. A nagy sűrűség és magas hőmérséklet mellett az elektronok a protonokba préselődnek, amelyek neutronokká alakulnak. A mag innentől kezdve csak neutronokból áll.

A hidrogént égető csillagok halálából születnek a neutroncsillagok: az égitestek, amelyekben a Nap tömegének néhányszorosa egy városnyi helyre van sűrítve. Szinte teljes egészében neutronok alkotják őket, de annyi proton és elektron azért marad bennük, hogy kegyetlenül erős mágneses teret generáljanak: egyes neutroncsillagok mágneses tere százmilliószor erősebb, mint az ember által valaha készített legerősebb mágneseké. Ezek a neutroncsillagok az ismert Világegyetem legerősebb mágnesei – magnetároknak hívják őket.

A csillagászok szerint a neutroncsillagok születésüket követően elég gyorsan forognak ahhoz, hogy létrehozzák ezt a teret. A mágneses tér fenntartása azonban már nem ilyen egyszerű: az erős mágneses tér lelassítja a magnetár forgását, amely végül egy unalmas, öreg neutroncsillaggá válik.

Március 2-án egy érdekes eseményt figyelt meg a NASA Neil Gehrels Swift Obszervatóriuma: a Swift J1818.0-1607 jelzéssel ellátott gammasugár-kitörést, melynek utánkövetését az Európai Űrügynökség XMM-Newton távcsövével és a NASA NuSTAR teleszkópjával végezték. A kutatók végre elég adathoz jutottak, hogy megismerjék ezeknek az erőteljes forrásoknak az eredetét.

Neutron star merger results in magnetar (a supermassive neutron star with a very powerful magnetic field),
accompanied by the brightest kilonova ever observed. Credit: NASA, ESA and D. Player (STSci)

Fent: