Magnetar

Z Wikipedii

Magnetar, wraz z liniami pola magnetycznego – wizja artysty (Źródło: NASA)

Magnetar - obiekt 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 (wrzesień 2008) znanych jest 16 takich obiektów. Okresy obrotu magnetarów mieszczą się w przedziale od 2 do 12 s, 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.

[edytuj] Powstanie

Magnetar powstaje z największych istniejących gwiazd, o masach kilkadziesiąt razy większych od Słońca. Podczas zwykłego życia są one obdarzone stosunkowo słabym polem magnetycznym. Ich typowe losy kończy wybuch supernowej, podczas którego w przestrzeń ucieka niemal cała materia gwiazdy. Po eksplozji pozostaje tylko jej gorące i gęste jądro. Jeśli masa tej pozostałości po wybuchu jest większa od dwóch mas Słońca, to zapada się tworząc czarną dziurę. Jeśli jednak masa będzie mniejsza to powstanie gwiazda neutronowa. W ciągu kilkudziesięciu następnych sekund decydują się dalsze losy gwiazdy. Zapadając się obiekt zachowuje moment pędu, co sprawia że wiruje coraz szybciej. Gdy nowy obiekt rozkręci się do 300-1000 obrotów na sekundę, to w ciągu kilkunastu sekund powstaje magnetar, jeżeli do 50-100 to zostanie zwykła gwiazdą neutronową. Podczas zapadania supernowej zachowany zostaje strumień pola magnetycznego Φ=B R² na zasadzie pola wmrożonego, a różnice w prędkości obrotowej różnych warstw wpływają na powstanie nowego 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 do 10- 12 km dla gwiazdy neutronowej 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.

[edytuj] Efekt istnienia silnych pól magnetycznych

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 swobodnie wzdłuż linii pola magnetycznego. Ruch w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku pola jest zakrzywiany i sprawia, że elektron krąży. Krążenie wywołuje promieniowanie elektromagnetyczne, a ruch jest tłumiony (pojawiają się też efekty kwantowe - skwantowanie poziomów Landaua).

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). Można porównać to zjawisko do wyzwolenia w czasie trzęsienia ziemi energii zgromadzonej w naprężonych skałach. Wstrząs w polu magnetara może wyzwolić w ciągu 10 sekund energię rzędu 10³⁹ J. Promieniowanie w zakresie gamma oraz rentgenowskim, wyemitowane podczas takiej eksplozji, jest porównywalne w natężeniu z wybuchem supernowej. Dnia 27 grudnia 2004 roku do Ziemi dotarło promieniowanie pochodzące z takiej eksplozji, która miała miejsce na powierzchni magnetara SGR 1806-20.

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

[edytuj] Zobacz też

• SWIFT J195509+261406
• Geminga
• gwiazda neutronowa

[edytuj] Linki zewnętrzne

• Katalog magnetarów (en)
• Chryssa Kouveliotou, Robert Duncan, and Christopher Thompson, "Magnetars," Scientific American, Feb. 2003, pp. 34-41 (en) (PDF)
• Robert C. Duncan and Christopher Thompson, "Formation of Very Strongly Magnetized Neutron Stars: Implications for Gamma-Ray Bursts," Astronomical Journal, vol. 392, no. 1 (June 10, 1992), pp. L9?L13. (en)
• Prace dotyczące magnetarów (en)
• doniesienie w Sky and Telescope (en)