Τα διαστημικά παρατηρητήρια XMM-Newton και Integral εξετάζουν τις φυσικές διεργασίες στα μάγναστρα

Πηγή: astronomy.com, 14 Νοεμβρίου 2008

Δεδομένα από τα διαστημικά παρατηρητήρια XMM-Newton και Integral εξέτασαν για πρώτη φορά τις φυσικές διεργασίες μέσα στα μάγναστρα, μια άτυπη κατηγορία των άστρων νετρονίων, που ακτινοβολούν στις ακτίνες X.

Η καλλιτεχνική αυτή εικόνα δείχνει ένα μάγναστρο

Τα μάγναστρα (magnetars) διαφέρουν από τα συνηθισμένα αστέρια νετρονίων επειδή το εσωτερικό τους μαγνητικό πεδίο εκτιμάται πως είναι τόσο ισχυρό που περιστρέφει τον αστρικό φλοιό. Σαν ένα κύκλωμα που τροφοδοτείται από μια τεράστια μπαταρία, αυτή η συστροφή του φλοιού παράγει ρεύμα με τη μορφή του ηλεκτρονιακού νέφους που ρέει γύρω από το αστέρι. Αυτά τα ρεύματα αλληλεπιδρούν με την ακτινοβολία που προέρχεται από την αστρική επιφάνεια, παράγοντας έτσι ακτίνες X.

Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τις προβλέψεις, διότι δεν είναι δυνατόν να παράγουν τέτοια υπέρ-ισχυρά μαγνητικά πεδία σε εργαστήρια πάνω στη Γη.

Για να κατανοήσουν αυτό το φαινόμενο, μια ομάδα με επικεφαλής τη Nanda Rea από το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ χρησιμοποίησε δεδομένα από το XMM-Newton και το Integral για να ψάξει αυτά τα πυκνά νέφη των ηλεκτρονίων γύρω από όλα τα γνωστά μάγναστρα, για πρώτη φορά.

Η ομάδα της Nanda Rea βρήκε στοιχεία που αποδεικνύουν ότι υπάρχουν μεγάλα ρεύματα ηλεκτρονίων, αλλά και μέτρησε την πυκνότητα των ηλεκτρονίων, που είναι χίλιες φορές πιο ισχυρή από ό,τι σε ένα κανονικό πάλσαρ. Η ομάδα επίσης μέτρησε την τυπική ταχύτητα με την οποία ρέει το ρεύμα των ηλεκτρονίων. Με αυτό, οι επιστήμονες έχουν πλέον κάνει μια σύνδεση μεταξύ ενός παρατηρούμενου φαινομένου και μιας συγκεκριμένης φυσικής διαδικασίας, ένα σημαντικό στοιχείο για την κατανόηση αυτών των ουράνιων αντικειμένων.

Η ομάδα τώρα δουλεύει για να αναπτύξει και να δοκιμάσει πιο λεπτομερή μοντέλα για να αντιληφθούν πλήρως τη συμπεριφορά της ύλης υπό την επίδραση αυτών των ισχυρών μαγνητικών πεδίων.

Τα αστέρια νετρονίων είναι ότι απέμεινε από τον πυρήνα πολύ μεγάλων άστρων που έχουν καταρρεύσει υπό το ίδιο το βάρος τους. Τα μεγάλα αυτά αστέρια έχουν 10-50 φορές περισσότερη μάζα από τον Ήλιο μας. Αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νετρόνια, το δεν αστρικό αυτό πτώμα έχει περίπου τη μάζα του ήλιου μας αλλά με μια διάμετρο περίπου 20 χιλιόμετρα.

Είναι τόσο συμπαγές, που ένα κουταλάκι υλικού από ένα άστρο νετρονίων ζυγίζει περίπου ένα δισεκατομμύριο τόνους. Τα αστέρια νετρονίων έχουν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο και περιστρέφονται πολύ γρήγορα.

Όμως τα μάγναστρα έχουν ένα μαγνητικό πεδίο χίλιες φορές μεγαλύτερο από εκείνο των απλών άστρων νετρονίων, και γι αυτό τα μάγναστρα είναι οι πιο ισχυροί μαγνήτες που είναι γνωστό στο σύμπαν. Για σύγκριση, το μαγνητικό τους πεδίο είναι σαν το πεδίο 10 εκατομμυρίων εκατομμυρίων συνηθισμένων μαγνητών.

Μέχρι στιγμής, έχουν βρεθεί περίπου 15 μάγναστρα. Πέντε από αυτά είναι γνωστά ως επαναλήπτες μαλακών ακτίνων γάμμα (SGRs), διότι σποραδικά απελευθερώνουν σύντομες δόσεις ακτινοβολίας, διάρκειας περίπου 0,1 δευτερολέπτων, χαμηλής ενέργειας ακτίνων γάμμα όπως και σκληρών ακτίνων X. Τα άλλα μάγναστρα σχετίζονται με ανώμαλα πάλσαρ ακτίνων-X (AXPs). Αν τα SGRs και τα AXPs θεωρήθηκαν αρχικά πως ήταν διαφορετικά αντικείμενα, τώρα γνωρίζουμε ότι έχουν πολλές κοινές ιδιότητες και ότι η δραστηριότητά τους υπαγορεύονται από τα ισχυρά τους μαγνητικά πεδία.