Τα μεγαλύτερα άστρα έχουν τα μεγαλύτερα μαγνητικά πεδία

Πηγή: Harvard, 28 Ιανουαρίου 2005

Αστρονόμοι του Κέντρου Smithsonian για την Αστροφυσική του Harvard βρήκαν αποδείξεις ότι τα μεγάλα άστρα γίνονται εξαιρετικά ισχυροί μαγνήτες όταν πεθαίνουν. Με τη βοήθεια του Δικτύου Τηλεσκοπίων της Αυστραλίας καθώς και του ραδιοτηλεσκοπίου Parkes στην ανατολική Αυστραλία παρατήρησαν ένα ισχυρό magnetar - ένα εξωτικό άστρο νετρονίων με ένα μαγνητικό πεδίο ένα τετράκις εκατομμύριο φορές πιο ισχυρό από το μαγνητικό πεδίο της Γης, που ελευθερώνει ακτίνες-Χ και γάμμα. Βρήκαν λοιπόν αποδεικτικά στοιχεία στο περιβάλλον νεφέλωμα που δείχνουν ότι το magnetar ήταν ένα άστρο με μάζα 30-40 φορές του Ήλιου. Τα μεγαλύτερα άστρα περιστρέφονται γρηγορότερα όταν αυτά γίνονται άστρα νετρονίων (στρέφονται 500-1000 φορές το δευτερόλεπτο) και αυτό δημιουργεί ένα ισχυρό 'δυναμό' που γεννά το μαγνητικό πεδίο του.

Η αστρονομία είναι μια επιστήμη των άκρων -- ασχολείται με το μεγαλύτερο, το θερμότερο και το πιο ογκώδες. Ο αστροφυσικός Bryan Gaensler (του Κέντρου για την αστροφυσική του Χάρβαρντ) και οι συνάδελφοι του ανακοίνωσαν ότι έχουν συνδέσει δύο από τα άκρα της αστρονομίας, που δείχνουν ότι μερικά από τα μεγαλύτερα αστέρια στον κόσμο γίνονται οι ισχυρότεροι μαγνήτες όταν πεθαίνουν.

Η πηγή αυτών των πολύ ισχυρών μαγνητικών αντικειμένων είναι ένα μυστήριο καθώς για πρώτη φορά ανακαλύφθηκαν το 1998. Το magnetar είναι ένα εξωτικό είδος άστρου νετρονίων -- μια σφαίρα νετρονίων,  μεγέθους μόνο λίγων χιλιομέτρων, που δημιουργείται όταν καταρρέει ο πυρήνας ενός τεράστιου αστεριού προς το τέλος της ζωής του. Και το μαγνητικό πεδίο του έχει ισχύ περισσότερα από ένα τετράκις εκατομμύριο φορές (10¹⁵) περισσότερο από το γήινο μαγνητικό πεδίο. Εάν ένα τέτοιο magnetar βρεθεί στο μέσον της απόστασης από τη Σελήνη, θα μπορούσε να εξαφανίσει τα στοιχεία από κάθε πιστωτική κάρτα στη Γη.

Τα magnetars εκπέμπουν ακτίνες-Χ ή γάμμα πολύ υψηλής ενέργειας. Κανονικά τα πάλσαρ εκπέμπουν ακτίνες ραδιοκυμάτων χαμηλής ενέργειας. Κάπου 10 τέτοια magnetars είναι γνωστά, ενώ οι αστρονόμοι έχουν βρει περισσότερα από 1500 πάλσαρ.

"Και τα ραδιοπάλσαρ και τα magnetars βρίσκονται στις ίδιες περιοχές του Γαλαξία, στις περιοχές όπου τα άστρα έχουν εκραγεί πρόσφατα ως σουπερνόβα", εξηγεί ο Gaensler. "Και το ερώτημα είναι αφού βρίσκονται σε παρόμοιες θέσεις και γεννιούνται με παρόμοιους τρόπους, τότε γιατί αυτά είναι τόσο διαφορετικά;".

Η προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι η μάζα του αρχικού άστρου-προγόνου τους ίσως είναι το κλειδί. Πρόσφατες δημοσιεύσεις από τον Eikenberry (2004) και τον Figer (2005) υποδεικνύουν ότι υπάρχει μια τέτοια σύνδεση, σε στοιχεία που βασίζονται στην ανακάλυψη magnetars στα σμήνη τεράστιων αστεριών.

"Οι αστρονόμοι συνηθίζουν να θεωρούν ότι τα ογκώδη αστέρια διαμόρφωσαν τις μαύρες τρύπες όταν πέθαναν", λέει ο Δρ Simon Johnston. "Αλλά στο παρελθόν συνειδητοποιήσαμε ότι μερικά από αυτά τα αστέρια θα μπορούσαν να σχηματίσουν πάλσαρ, επειδή χάνουν πολύ γρήγορα μάζα προτού εκραγούν ως σουπερνόβα".

Το περιβάλλον νεφέλωμα αερίου γύρω από το magnetar έχει μέγεθος που δείχνει ότι το magnetar έχει μάζα 30 με 40 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου, προέρχεται δηλαδή από ένα αρκετά μεγάλο άστρο. "Αυτό που προκαλεί εντύπωση είναι το πόσο μεγάλη είναι αυτή η φυσαλίδα", αναφέρει ο Gaensler. "Για παράδειγμα η φυσαλίδα του Ήλιου είναι ένα κλάσμα του ενός έτους φωτός. Αυτό το νεφέλωμα έχει πλάτος δεκάδες έτη φωτός".

Αυτά τα αστέρια χάνουν πολλή μάζα εκτοξεύοντας μακριά υλικό, κάτι σαν τον ηλιακό άνεμο αλλά πολύ ισχυρότερο. Αυτή η απώλεια μάζας θα επέτρεπε σε ένα πολύ τεράστιο αστέρι να μετασχηματιστεί σε ένα πάλσαρ όταν πεθάνει.

Δεξιά: Έτσι φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης ένα μαγνητισμένο αστέρι νετρονίων στο διάστημα.

Οι παρατηρήσεις των επιστημόνων έδειξαν ότι γονικό άστρο ενός magnetar - το 1E 1048.1-5937 που βρίσκεται στον αστερισμό Carina κάπου 9.000 έτη φωτός - πρέπει να είναι περίπου 30 έως 40 φορές τη μάζα του ήλιου. Μια άλλη ένδειξη για τη διαφορά pulsar/magnetar μπορεί να βρεθεί στο πόσο γρήγορα περιστρέφονται τα αστέρια νετρονίων όταν σχηματιστούν. Ο Gaensler και η ομάδα του προτείνουν ότι τα βαριά αστέρια θα σχηματίσουν αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται μέχρι και 500-1000 φορές ανά δευτερόλεπτο. Τέτοια γρήγορη περιστροφή πρέπει να τροφοδοτήσει ένα δυναμό και να παραγάγει υπερισχυρά μαγνητικά πεδία. Τα κανονικά αστέρια νετρονίων γεννιούνται περιστρεφόμενα μόνο 50-100 φορές ανά δευτερόλεπτο, αποτρέποντας έτσι τη λειτουργία αυτού του δυναμό και δημιουργώντας ένα μαγνητικό πεδίο 1000 φορές πιο ασθενές", εξηγεί ο Gaensler.

Αν ένα magnetar γεννιέται πράγματι από ένα τεράστιο άστρο, τότε μπορούμε να προβλέψουμε ποιος είναι ο ρυθμός γέννησης τους, σε σχέση με τα ραδιοπάλσαρ.

"Τα magnetars είναι οι σπάνιες λευκές τίγρεις της αστροφυσικής", αναφέρει ο Gaensler. "Υπολογίζουμε ότι ο ρυθμός γέννησης των magnetar είναι μόνο το ένα δέκατο των πάλσαρ. Επειδή τα magnetars είναι, επίσης, βραχύβια, τα δέκα που ήδη έχουμε ανακαλύψει μπορεί να είναι σχεδόν όλα αυτά που μπορούμε να βρούμε".