Vad är en magnetar?

Astronomer upptäckte den 31: e kända magnetaren, J1818.0-1607, år 2020. Just denna magnetar-en neutronstjärna med ett oerhört starkt magnetfält-är extra speciellt, eftersom röntgenobservationer visar att det också är en pulsar. Det vill säga, det är en snabbt roterande neutronstjärna som pulserar som en kosmisk fyr en gång var 1,4 sekund. Bild via H. Blumer/NASA.

Magnetiska magnetar

Kan du föreställa dig en magnet som är så kraftfull att den kan torka varje kreditkort på jorden från ett avstånd halvvägs till månen? Det är hur starkt magnetfältet hos amagnetarär! En magnetar är en exotisk typ avneutronstjärna, dess avgörande egenskap att den har en ultrakraftigmagnetiskt fält. Fältet är ungefär 1000 gånger starkare än en normal neutronstjärna och ungefär ettbiljongånger starkare än jordens.

Magnetarer är överlägset de mest magnetiska stjärnorna i universum. Om du skulle våga dig närmare en magnetar än cirka 1 000 km, skulle du dö mycket snabbt. Dess magnetfält skulle förstöra din kropp, riva bort elektroner från dina atomer och omvandla dig till ett moln avmonatomiska joner, det vill säga enstaka atomer utan elektroner.

En magnetar är extrem på många sätt

Bortsett från dessa ultrakraftiga magnetfält släpper magnetarer också stora mängder energi i form av bloss,Röntgen, ochgammastrålning. De är därför associerade med extrema händelser i universum, vilket gör dem kanske till de mest bisarra föremålen i kosmos bredvidsvarta hål.

Som ett exempel på extremt beteende, 2004 en flare på ytan av en magnetarkomprimeradjordens magnetfält ... från ett avstånd av 50 000 ljusår! När du tänker på att en neutronstjärna är ungefär lika stor som en stad - en ny översyn av neutronstjärnans storlek gör att den är högst 24 km bred - men kan innehålla 1 1/2 gånger massan av vår sol, är otroligt att ett så litet objekt kan generera tillräckligt med energi för att påverka andra på så stort avstånd.

TILLmagnetarär en typ av neutronstjärna, som antas ha ett extremt kraftfullt magnetfält och vara en kandidat för att orsaka många snabba radioutbrott. Detta är en konstnärs koncept av de röriga magnetfält som omger en sådan neutronstjärna. Bild via Carl Knox/OzGrav.

Vad ger en magnetar dess magnetism?

Astrofysiker vet ännu inte exakt hur en magnetar genererar sitt fantastiska magnetfält. Men det beror troligen på den otroliga densiteten hos neutronstjärnor och deras bisarra interiörer. Bara en sockerbitstor mängd neutronstjärnmaterial skulle väga en miljard ton på jorden ... ungefär samma som ett genomsnittligt berg!

Magnetfältet i en magnetar kan orsakas av en neutronstjärns inre - tros bestå av neutroner, kvarker och exotiska tillstånd av materia som t.ex.Bose-Einstein kondensat- bli ensupraledande vätska. Således, när stjärnan roterar, skulle den bete sig som en enormdynamo, genererar ett enormt magnetfält.

Eller så kan fältet helt enkelt ha sitt ursprung i sittstamfaderstjärna - den typ av stjärna den var innan den blev en neutronstjärna - som kan ha haft ett ovanligt starkt magnetfält.

I ett försök att lösa denna gåta lanserade astronomer ett instrument som heter Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) tillInternationell rymdstationår 2017. Dess specifika mål är att bestämmaVadär exakt inne i neutronstjärnor.

Hittills har NICER gjort det möjligt för astronomer att göra mer exakta mätningar avseendestorlek och densitetsparametrarav dessa konstiga kosmiska djur.

Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) är ett röntgenteleskop som lanserades 2017 till den internationella rymdstationen. Här sitter den monterad på ISS. NICERs främsta uppdrag är att göra fördjupade studier av neutronstjärnor. Bild via NASA/Wikimedia Commons.

Vi kommer också att lära oss mer om neutronstjärnor frångravitationella vågorde genererar när två av dem kolliderar, till exempel i den berömda gravitationsvågshändelsenGW170817.

Kosmiska fyrar

Några magnetar är ocksåpulsarer, de himmelska fyrarna som sveper himlen med kraftfulla radiostrålar (och sällan strålar av synligt ljus också, som i fallet medKrabbanebula). Nyligen gjorde det möjligt för astronomer att upptäcka en magnetar som också är en pulsar för att fastställa ett exakt avstånd till en magnetarför första gången.

Första magnetar upptäckt ett mysterium

Den första händelsen som härrörde från en magnetar dök upp 1979, även om astronomer vid den tiden inte identifierade aktiviteten som en tillhörande klass av objekt. Det inträffade när två ryska rymdfarkoster plötsligt observerade en enorm explosion av gammastrålning i sina detektorer: avläsningarna på båda sonderna gick upp från normala 100 räkningar per sekund till över 200 000 räkningar i sekunden, på en bråkdel av en millisekund. Detta var mer än hundra gånger energin från någon extrasolär gammastrålning som tidigare upptäckts. Fem satelliter och två observatorier registrerade det också, eftersom vågen av gammastrålning färdades genom solsystemet.

När astronomer spårade var burstet hade sitt ursprung, motsvarade det platsen för en kändsupernovaiStort magellanskt moln. Objektet som genererade denna enorma våg av gammastrålning har sedan upprepat händelsen och gjort den till den första kändamjuk gamarepeater.

Ingen visste den exakta orsaken till händelsen 1979. Det var först 2008 som astronomer identifierade en neutronstjärna som fungerade som en pulsar och avgav magnetiskt drivna skurar. Denna händelse bekräftade magnetar att vara en sällsynt typ av neutronstjärna. Det finns endast 31 bekräftade magnetar totalt (från mars 2020), av cirka 3000 kända neutronstjärnor. Detta är en indikation på deras sällsynthet.

Är magnetarer ansvariga för snabba radiostopp?

Magnetarer har också framträtt som främsta kandidater för att orsakaSnabba radiostörningar, eller FRB, de gåtfulla millisekundslånga pulserna av radiovågor som bär lika mycket energi som vår sol släpper ut på ett år! Fram till nyligen trodde astronomer att alla FRB: er var extragalaktiska till sin natur, men i april 2020 upptäckte de att en FRB kom fråninne i vår egen Vintergatans galax. Astronomer fastnade sin plats till en känd magnetar,SGR 1935 + 2154.

I maj 2021,NASA rapporteradeatt rymdteleskopet Hubble hade identifierat fyra FRB i spiralarmarna på avlägsna galaxer. Dessa antas ha sitt ursprung i magnetar. Detta var ett viktigt steg framåt, eftersom den exakta platsen för FRBs fram till nyligen visade sig vara mycket svår att fastställa, främst på grund av deras korta varaktighet på bara en tusendels sekund. Dessutom upprepar de flesta FRB inte, vilket gör det svårt att identifiera deras placering på himlen och avståndet.

Hur och varför en magnetar kan generera en FRB är ännu inte känt.

Den 22 maj 2020 observerade forskare vad som kan vara bildandet av en magnetar - en massiv, mycket magnetiserad neutronstjärna. Forskare tror att två neutronstjärnor kolliderade, vilket resulterade i en kolossal explosion, vilket möjligen lämnade kvar en magnetar som en rest. Bild viaNASA/ ESA/ D. Player (STScI).

Magnetarer är konstiga invånare i den kosmiska djurparken och genererar nästan oförstående mängder energi som kan upptäckas i hela universum. Exakt vad som skapar deras enorma magnetfält och deras enorma energisprängningar över det elektromagnetiska spektrumet är ännu inte känt, men är ett område med mycket aktiv forskning. Det verkar som om universum fortfarande har mycket att visa oss i vägen för det oväntade och det bisarra.

Slutsats: Magnetarer är en speciell sorts neutronstjärna som har intensivt starka magnetfält. Läs mer om dem här!