Magnetar, silně magnetická neutronová hvězda jsouci nejsilnějším magnetem ve vesmíru

Magnetar: magnetary jsou silně magnetické neutronové hvězdy

Magnetar je skutečný extrémista i mezi samotnými extrémisty. Jak jinak nazvat extrémní typ neutronové hvězdy, která samotná je mezi hvězdami extrémní. Co jsou to neutronové hvězdy jsme si podrobně popsali v jiném samostatném článku. Jsou to objekty závěrečného stádia vývoje velice hmotných hvězd, které se po kratičké epizodě vzplanutí supernovy hroutí do objektu s hmotností srovnatelného s hmotností Slunce, avšak o poloměru jen okolo 10 km.

Magnetary jsou speciálním typem neutronových hvězd. Natolik extrémním, že se dá o nich hovořit jako o skutečně extrémních hvězdách i v kategorii neutronových hvězd. Od obyčejných neutronových hvězd se magnetary odlišují mimořádně silným magnetickým polem. O neutronové hvězdě hovoříme jako o magnetaru v případě, že jeho magnetické pole má intenzitu rovnou a nebo vyšší 10⁸ T (Tesla), tedy 100 miliónů Tesla a více!

Čtěte také: Největší exploze ve vesmíru jsou poháněny nejsilnějšími magnety

Jen pro srovnání - naše Slunce má celkové magnetické pole s intenzitou jen okolo 10^-4 T. Tedy 10¹²× nižší! A to existují magnetary, jejichž magnetické pole dosahuje intenzity 10¹¹ až 10¹² T. Tedy 10¹⁶× silnější než v případě celkového magnetického pole našeho Slunce… U rádiového pulsaru J1740+1000 s dobou rotace 0,15 s byl změřen vysoký gradient elektrického pole, který činí řádově PV! Tedy 10¹⁵ V / m při magnetickém poli 2 × 10⁸ T.

Počet magnetarů a první objevy

Dnešní astronomie zná v naší Galaxii jen asi 20 těchto extrémních a pro fyziku mimořádně zajímavých objektů. Na obloze se magnetary mohou prozradit opakovanými záblesky měkkého gama záření. Ty jsou emitovány během rekonexí extrémně silných magnetických polí v důsledků tlakových poruch v kůře těchto neutronových hvězd, které se projevují jako silná hvězdotřesení a následná magnetotřesení. Ta jsou doprovázena právě onou emisí záření gama.

První takovéto záblesky měkkého gama záření byly pozorovány již v roce 1979 (5. března), avšak první magnetar objevila Ch. Kouvelioutou až v roce 1998. S teoretickým modelem magnetaru přišli v roce 1992 R. Duncan a Ch. Thompson. Svou teorií se snažili vysvětlit fyzikální podstatu zdrojů SGR (Soft gamma repeater), tedy zdrojů opakovaných záblesků gama záření a AXP (Anomalous X-Ray Pulsar), nepravidelných zábleskových zdrojů rentgenového záření.

Jeden z takovýchto objektů, vzácný typ neutronové hvězdy, se nachází ve hvězdokupě Westerlund 1. Ta je od Země vzdálena asi 16 000 světelných let a nachází se v souhvězdí Oltář na jižní obloze. U dalšího magnetaru - J0230+3641 se díky družici Fermi podařilo zjistit (z měření prodlužování jeho rotační periody) zářivý výkon uvolňovaný bržděním - 3 × 10²⁷ W.

Jak se magnetar liší od klasické neutronové hvězdy

Magnetar se od obyčejné neutronové hvězdy, pulsaru, neliší jen výrazně silnějším magnetickým polem, ale také nápadně pomalejší rotací. Rychlost jejich rotace se zpravidla pohybuje v intervalu od jedné do 10 sekund. Za pomalou rotaci může, zdá se, právě velice silné magnetické pole, které dokáže původně rychlou rotaci neutronové hvězdy zbrzdit. Narozdíl od běžných neutronových hvězd, které se otáčejí mnohem rychleji. Některé i několiksetkrát za sekundu.

Předpokládá se, že stádium magnetaru trvá jen krátce. Asi jen okolo 10 000 let. Hallův jev vznikající při interakci magnetického pole s elektrony v kůře neutronových hvězd totiž dokáží vysát jejich magnetické pole za tuto uvedenou krátkou dobu. Podle odhadů se tak jen v Mléčné dráze může nacházet na 30 miliónů neaktivních magnetarů… Podle dnešních znalostí ve ke stádiu magnetaru jen asi jeden z deseti výbuchů supernov. Zbývajících 9 supernov se následně zhroutí do podoby klasické neutronové hvězdy nebo pulsaru. Některé pak do podoby černé díry.

Některé studie na základě rozborů výsledků pozorování 40 neutronových hvězd satelity Chandra a Newton uvádějí vývojovou posloupnost neutronových hvězd následovně: Nejprve vznikne mladá neutronová hvězda jako magnetar. Ta následně vychládá na pulsar se silným magnetickým polem, dále pak na rádiové pulsary a neutronové hvězdy produkující silné rentgenové záření.

Podmínky pro vznik magnetarů a nová fyzika

Astronomové se domnívají, že ke vzniku magnetaru je nutný vývoj progenitora supernovy (a následného magnetaru) v systému dvojhvězdy. Rychlá rotace nově zrozené neutronové hvězdy by mohla být vyvolaná přenosem hmoty mezi složkami a je zřejmě nutná k vytvoření mimořádně silného magnetického pole. Rychle rotující koule supravodivé neutronové "kapaliny" se pak začne chovat jako silné magnetohydrodynamické dynamo, které bude indukovat ono extrémně silné magnetické pole.

V extrémně silných magnetických polích magnetarů lze očekávat řadu nových fyzikálních jevů. Samotné atomy by měly být protaženy ve směru silokřivek v poměru 100:1, vakuum v tomto poli by mělo vykazovat dvojlomné vlastnosti. Stejně jako např. krystaly vápence. Obraz vzdálené galaxie, jejíž světlo bude procházet tímto silným magnetickým polem, bude silně deformován. Magnetar se tak může projevit jako magnetická čočka, jistý to ekvivalent čočky gravitační. Jsou to jediné známé objekty ve vesmíru, u kterých by se takovéto jevy daly studovat.

Použité zdroje

• Magnetary: Podařilo se vyřešit záhadu vzniku magnetaru?
• Magnetar
• Cosmic Blasts Much More Common, Astronomers Discover
• Magnetar je neutronová hvězda
• Gigantická exploze SGR 1806-20 aneb může být Země ohrožena?
• Magnetars, the Most Magnetic Stars In the Universe

Další související články: