Jeżeli chodzi o ekstremalne obiekty we Wszechświecie, nie ma nic bardziej ekstremalnego niż magnetar. Weźmy jądro masywnej gwiazdy, zmiażdżmy je do rozmiarów małego miasta, rozkręćmy je tak szybko jak mikser i dodajmy do niego pole magnetyczne bilion razy większe od ziemskiego, a otrzymamy magnetara.
Wszechświat pełen jest wspaniałych i równocześnie przerażających rzeczy. Do tej grupy należą choćby niezwykle niebezpieczne czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Szczególne miejsce na liście zajmują bliscy kuzyni tych ostatnich, czyli magnetary. Magnetary są niezwykle rzadkimi obiektami, które odkryto stosunkowo niedawno, bo dopiero w 1992 r. Magnetar to typ gwiazdy neutronowej, o olbrzymim polu magnetycznym emitujący regularne pulsy promieniowania elektromagnetycznego lub też nieregularne błyski promieniowania rentgenowskiego oraz promieniowania gamma. Nie jest do końca jasne jak dochodzi do tego, że niektóre z gwiazd neutronowych stają się obiektami o najpotężniejszym polu magnetycznym we Wszechświecie. Istnieje wiele teorii dotyczących ich powstawania — jedna zakłada, że są wynikiem kolapsu bardzo masywnych gwiazd, podczas którego reakcje jądrowe tworzą potężne pola magnetyczne. Inna sugeruje, że powstają w wyniku zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Jeszcze inna podaje, że kluczowa ma być w tym przypadku temperatura i prędkość obrotowa gwiazdy neutronowej, pozwalające przekształcić ją w megnetar. Zgodnie ze stosowanymi obecnie modelami, proces zachodzi najczęściej w układach podwójnych, w których masywne gwiazdy znajdują się w dość bliskiej odległości od siebie – mniejszej niż odległość Słońca od Ziemi. Po wybuchu supernowej i wynikającego z niej wypchnięcia drugiej gwiazdy z układu, pozostaje gęste jądro, które zapada się i wiruje z dużą prędkością. Jeśli ta prędkość zwiększy się od 300 do 1000 obr./sek. powstaje magnetar, a jeśli rotacja osiągnie do 50 – 100 obr./sek. formowana jest typowa gwiazda neutronowa. Oczywiście musi być jeszcze spełniony wymóg masy, bo przy wybuchu i powstaniu jądra o masie ponad 2 mas Słońca nie zobaczymy żadnego z tych obiektów, a zamiast tego pojawi się czarna dziura.
Magnetary, które choć są jednymi z najbardziej intrygujących obiektów w kosmosie, pozostają dla naukowców tajemnicą. Ich ogromna gęstość i niewyobrażalnie silne pola magnetyczne komplikują ich badania. By gwiazdę neutronową można było nazywać magnetarem, musi ona charakteryzować się niezwykle wysokim polem magnetycznym. Są to obiekty bardzo gęste, mieszczące masę większą od słonecznej w kuli o promieniu około 20 km. Silne pola magnetyczne doprowadzają do potężnych eksplozji z impulsami promieniowania wysokoenergetycznego. Pole magnetyczne magnetara przejawia się na kilku poziomach. Najbardziej oczywisty efekt – i zazwyczaj bardzo intensywny – pochodzi od pola dipolowego. Obserwujemy je mierząc okres obrotowy takiego pulsara, ponieważ pole magnetyczne wpływa na jego spowolnienie. Naukowcy ustalili, że musi być ono większe ok. 1 tys. razy niż w typowej gwieździe neutronowej, co równocześnie oznacza, że jest 1 bln razy wyższe niż na Ziemi. To wartości trudne do wyobrażenia i niełatwe do osiągnięcia. To dlatego liczba rozpoznanych do tej pory magnetarów jest bardzo mała. Do tej pory zidentyfikowano zaledwie 30 takich obiektów, z czego tylko 10 znajduje się w Drodze Mlecznej. Odnalezienie kolejnych jest bardzo trudne po części ze względu na ich niską żywotność i specyficzne, trudne do przewidzenia zachowanie. Zdaniem fizyków po uformowaniu magnetar może istnieć ok. 10 tys. lat, co jak na obiekty kosmiczne, w tym w szczególności gwiazdy, jest okresem niezwykle krótkim. Krótki czas „życia” wynika w dużym stopniu z najważniejszej cechy naszego bohatera, czyli ogromnego pola magnetycznego. Wpływa ono na stabilność skorupy i powstawanie trzęsień gwiazdy. Te z kolei generują ogromne eksplozje, podczas których powstaje ogromna fala promieniowania rentgenowskiego i gamma, której wielkość jest podobna do tej, jaką obserwujemy przy wybuchu supernowej. Tak niestabilny obiekt nie ma więc prawa, by przetrwać zbyt długo i każdy kolejny wybuch doprowadza do jego końca.
Magnetary, z ich niewyobrażalnie silnymi polami magnetycznymi, są skarbnicą potencjalnej energii, zdolną wpływać na materię w odległości tysięcy kilometrów. Choć możliwość zastosowania tej energii w praktyce, np. w produkcji energii czy w napędach kosmicznych należy do SF, to samo badanie takich obiektów jest pierwszym krokiem do zrozumienia ich natury. Bez wątpienia, te odkrycia mogą stać się katalizatorem przyszłych przełomów w astrofizyce i innych dziedzinach nauki. Głębsze zrozumienie magnetarów i mechanizmów ich powstawania może otworzyć drogę do nowych, ekscytujących odkryć w przyszłości.
Równie istotne dla zrozumienia magnetarów jest badanie ich oddziaływania na otoczenie kosmiczne. Mogą one na przykład wpływać na trajektorie planetoid czy komet, zwiększając ryzyko kolizji. Ich silne pola magnetyczne mogą też oddziaływać na plazmę, co z kolei wpływa na dynamikę innych ciał niebieskich, takich jak gwiazdy czy planety.
Mimo osiągnięć w poznawaniu ich tajemnic, magnetary wciąż są jednym z najbardziej enigmatycznych i fascynujących obiektów we wszechświecie.
za: urania.edu.pl; astrofaza.pl; komputerswiat.pl
fot.: NASA/CXC/M.Weiss
