Magnetar

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Magnetar, wraz z liniami pola magnetycznego – wizja artysty (Źródło: NASA)

Magnetarobiekt zwarty (gwiazda neutronowa lub hipotetyczna gwiazda kwarkowa), posiadający bardzo silne pole magnetyczne, B>1010 T (1014 Gs), emitujący w sposób regularny (pulsy) lub nieregularny (błyski) promieniowanie gamma oraz promieniowanie rentgenowskie.

Model magnetara został zaproponowany przez Roberta Duncana i Christophera Thompsona w roku 1992. Uważa się, że magnetary manifestują swoje istnienie jako powtarzalne źródła miękkich promieni gamma (ang. Soft Gamma Repeaters, SGR) lub anomalne pulsary rentgenowskie (ang. Anomalous X-ray Pulsars, AXP). Obecnie (październik 2012) znanych jest 20 potwierdzonych takich obiektów oraz 3 kandydatów[1]. Okresy obrotu magnetarów mieszczą się w przedziale od 2 do 12 s[1], są zatem, w porównaniu do całej populacji pulsarów, obiektami wolnorotującymi. Powolna rotacja jest spowodowana oddziaływaniem silnego pola magnetycznego z otoczeniem; wśród gwiazd neutronowych, u których można zmierzyć okres P i jego zmianę w czasie dP/dt, magnetary wykazują największe zmiany (wydłużanie) okresu.

Powstanie[edytuj | edytuj kod]

Magnetar powstaje z największych istniejących gwiazd, o masach kilkadziesiąt razy większych od Słońca wskutek wybuchu supernowej, podczas którego w przestrzeń ucieka duża część materii gwiazdy. Podczas wcześniejszych etapów ewolucji pola magnetyczne w tych gwiazdach są stosunkowo słabe.

Po eksplozji pozostaje tylko gorące i gęste jądro. Jeśli masa tej pozostałości po wybuchu jest większa od ponad dwóch mas Słońca, zapada się tworząc czarną dziurę. Jeśli jednak masa będzie mniejsza to powstanie gwiazda neutronowa. W ciągu kilkudziesięciu następnych sekund decydują się dalsze losy gwiazdy. Obiekt zapadając się zachowuje moment pędu, co sprawia, że wiruje coraz szybciej. Gdy tempo rotacji pozostałości po supernowej zwiększy się do 300-1000 obrotów na sekundę, w ciągu kilkunastu sekund powstaje magnetar, jeżeli do 50-100 to pozostaje zwykłą gwiazdą neutronową. Podczas zapadania supernowej zachowany zostaje strumień pola magnetycznego Φ=B R², a różnice w prędkości obrotowej różnych warstw zwiększają natężenie tego pola. Gwiazdy ciągu głównego z typowymi promieniami R~109 m mają pola magnetyczne rzędu od 10-4 do 10 T. Podczas kolapsu do białego karła o rozmiarach R~107 m ich pole magnetyczne wzrasta do 10 – 104 T. Zmniejszenie promienia gwiazdy neutronowej do 10-12 km oznacza ogromny wzrost pola magnetycznego do 107 – 1010 T. Hipotetyczne gwiazdy kwarkowe (gwiazdy dziwne) mające jeszcze mniejsze promienie (< 10 km) będą miały jeszcze większe pola magnetyczne.

Efekt istnienia silnych pól magnetycznych[edytuj | edytuj kod]

Eksplozja na powierzchni magnetara, na rysunku widoczne są linie pola magnetycznego – wizja artysty (Źródło: NASA)

Energia pola magnetycznego jest tak duża, że przewyższa energię rotacji gwiazdy. Pole magnetyczne silnie wpływa na własności plazmy obiektu jak i spadającej na gwiazdę materii. Cząstki obdarzone ładunkiem (np. elektrony) mogą poruszać się wzdłuż linii pola magnetycznego. Krążenie to powoduje emisję promieniowania synchrotronowego, jak również efekty kwantowe, których przyczyna jest taka sama, jak rejestrowanych w kwantowym efekcie Halla. Skwantowane wiązki elektronów powinny dawać rozróżnialny wkład do emisji synchrotronowej, w rzeczywistości poruszają się raczej jednak wzdłuż linii sił pola.

Nawet neutrony, które są elektrycznie obojętne, oddziałują z polem elektromagnetycznym poprzez ich anomalny moment magnetyczny. Materia gwiazdy jest pod wpływem silnej anizotropii i jest silnie zdeformowana. Deformacja narasta ze wzrostem pola magnetycznego, co prowadzi do niestabilności gwiazdy. Od czasu do czasu energia zawarta w takiej strukturze pola magnetycznego może zostać wyzwolona w postaci potężnej eksplozji (zobacz rekoneksja magnetyczna), tak jak np. w rozbłyskach na Słońcu czy innych gwiazdach o mniejszych temperaturach efektywnych. Pole magnetara może w ciągu 10 sekund wyemitować energię rzędu 1039 J, a promieniowanie w zakresie gamma oraz rentgenowskim jest porównywalne w natężeniu z wybuchem supernowej. 27 grudnia 2004 roku do Ziemi dotarło promieniowanie pochodzące z takiej eksplozji, która miała miejsce na powierzchni magnetara SGR 1806-20. W roku 1998 podobne wydarzenie spowodowało nawet mierzalną zmianę jonizacji jonosfery ziemskiej.

Jeżeli w pobliżu magnetara znajdzie się obłok gazu, to spadająca na magnetara plazma utworzy dysk akrecyjny i dżety.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]