Magnetarer: Nøytronstjerner med et spark
En magnetar som visualisert av en kunstner. Denne ligger i en stjernehop som glitrer med hundrevis av massive, varme stjerner. Magnetaren har et utrolig sterkt magnetfelt. ESO/L. Calcada. CC BY 4.0
Nøytronstjerner er rare, gåtefulle objekter der ute i galaksen. De har blitt studert i flere tiår ettersom astronomer får bedre instrumenter som er i stand til å observere dem. Tenk på en dirrende, solid kule med nøytroner som er klemt tett sammen til et rom på størrelse med en by.
Spesielt én klasse nøytronstjerner er veldig spennende; de kalles 'magnetarer'. Navnet kommer fra hva de er: gjenstander med ekstremt kraftige magnetfelt. Mens normale nøytronstjerner selv har utrolig sterke magnetiske felt (i størrelsesorden 1012Gauss, for de av dere som liker å holde styr på disse tingene), magnetarer er mange ganger kraftigere. De kraftigste kan være over en TRILLION Gauss! Til sammenligning er solens magnetiske feltstyrke omtrent 1 Gauss; den gjennomsnittlige feltstyrken på jorden er en halv Gauss. (En Gauss er måleenheten forskerne bruker for å beskrive styrken til et magnetfelt.)
Opprettelse av magneter
Så hvordan dannes magnetarer? Det starter med en nøytronstjerne. Disse skapes når en massiv stjerne går tom for hydrogendrivstoff for å brenne i kjernen. Til slutt mister stjernen sin ytre konvolutt og kollapser. Resultatet er en enorm eksplosjon kalt en supernova .
Under supernovaen blir kjernen til en supermassiv stjerne klemt ned i en ball bare rundt 40 kilometer (omtrent 25 miles) på tvers. Under den siste katastrofale eksplosjonen kollapser kjernen enda mer, og lager en utrolig tett ball på omtrent 20 km eller 12 miles i diameter.
Det utrolige trykket får hydrogenkjerner til å absorbere elektroner og frigjøre nøytrinoer. Det som er igjen etter at kjernen har kollapset er en masse nøytroner (som er komponenter i en atomkjerne) med utrolig høy tyngdekraft og et veldig sterkt magnetfelt.
For å få en magnetar trenger du litt andre forhold under stjernekjernens kollaps, som skaper den endelige kjernen som roterer veldig sakte, men som også har et mye sterkere magnetfelt.
Hvor finner vi magneter?
Et par dusin kjente magnetarer er observert, og andre mulige studeres fortsatt. Blant de nærmeste er en oppdaget i en stjernehop rundt 16 000 lysår unna oss. Klyngen heter Westerlund 1, og den inneholder noen av de mest massive hovedsekvensstjernene i universet . Noen av disse gigantene er så store at atmosfærene vil nå til Saturns bane, og mange er like lysende som en million soler.
Stjernene i denne klyngen er ganske ekstraordinære. Siden de alle er 30 til 40 ganger solens masse, gjør det også klyngen ganske ung. (Flere massive stjerner eldes raskere.) Men dette innebærer også at stjerner som allerede har forlatt hovedsekvens inneholdt minst 35 solmasser. Dette i seg selv er ikke en oppsiktsvekkende oppdagelse, men den påfølgende oppdagelsen av en magnetar midt i Westerlund 1 sendte skjelvinger gjennom astronomiens verden.
Konvensjonelt dannes nøytronstjerner (og derfor magnetarer) når en stjerne på 10 - 25 solmasser forlater hovedsekvensen og dør i en massiv supernova. Men siden alle stjernene i Westerlund 1 har dannet seg på nesten samme tid (og med tanke på at masse er nøkkelfaktoren i aldringshastigheten), må den opprinnelige stjernen ha vært større enn 40 solmasser.
Det er ikke klart hvorfor denne stjernen ikke kollapset i et svart hull. En mulighet er at kanskje magnetarer dannes på en helt annen måte enn vanlige nøytronstjerner. Kanskje var det en følgestjerne som samhandlet med den utviklende stjernen, noe som gjorde at den brukte mye av energien sin for tidlig. Mye av massen til gjenstanden kan ha rømt, og etterlot for lite til å fullt ut utvikle seg til et svart hull. Det er imidlertid ingen ledsager oppdaget. Selvfølgelig kunne følgestjernen ha blitt ødelagt under de energiske interaksjonene med magnetarens stamfader. Det er klart at astronomer må studere disse objektene for å forstå mer om dem og hvordan de dannes.
Magnetisk feltstyrke
Uansett hvordan en magnetar er født, er dens utrolig kraftige magnetfelt dens mest definerende egenskap. Selv i avstander på 600 miles fra en magnetar, ville feltstyrken være så stor at den bokstavelig talt ville rive menneskelig vev fra hverandre. Hvis magnetaren fløt halvveis mellom jorden og månen, ville magnetfeltet være sterkt nok til å løfte metallgjenstander som penner eller binders fra lommene dine, og fullstendig avmagnetisere alle kredittkortene på jorden. Det er ikke alt. Strålingsmiljøet rundt dem ville være utrolig farlig. Disse magnetfeltene er så kraftige at akselerasjon av partikler lett produsererrøntgenutslippog Gammastråle fotoner, lyset med høyest energi i univers .
Redigert og oppdatert avCarolyn Collins Petersen.