Ένα κρυμμένο πλήθος εξωτικών αστέρων νετρονίων. A Hidden Population of Exotic Neutron Stars

Graphic shows a magnetar called SGR 0418+5729 (SGR 0418 for short), a type of neutron star that has a relatively slow spin rate and generates occasional large blasts of X-rays. (X-ray: NASA/CXC/CSIC-IEEC/N.Rea et al; Optical: Isaac Newton Group of Telescopes, La Palma/WHT; Infrared: NASA/JPL-Caltech)

Τα μάγναστρα είναι πυκνά κατάλοιπα νεκρών άστρων που ξεσπούν σποραδικά με ριπές ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας, και αποτελούν μερικά από τα πιο ακραία αντικείμενα στο σύμπαν. Μια αποστολή με βάση το Παρατηρητήριο Chandra της NASA δείχνει τώρα ότι τα μάγναστρα μπορεί να είναι διαφορετικά - αλλά και πιο κοινά - από ότι πιστεύαμε μέχρι σήμερα.

Όταν ένα τεράστιο αστέρι εξαντλήσει τα «καύσιμα» του, ο πυρήνας του καταρρέει και σχηματίζει ένα αστέρι νετρονίων, ένα πολύ πυκνό αντικείμενο πλάτους περίπου 15-20 χιλιομέτρων. Η βαρυτική ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή τη διαδικασία ωθεί τα εξωτερικά στρώματα σε μια έκρηξη σουπερνόβα, και αφήνει το αστέρι νετρονίων πίσω..

Οι περισσότεροι αστέρες νετρονίων περιστρέφονται γρήγορα - μερικές φορές το δευτερόλεπτο - αλλά ένα μικρό ποσοστό έχει ένα σχετικά χαμηλό ρυθμό περιστροφής, ενώ παράλληλα εκπέμπει περιστασιακά μεγάλες εκρήξεις ακτίνων Χ. Επειδή η μόνη πιθανή πηγή για την ενέργεια που εκπέμπεται σε αυτά τα ξεσπάσματα είναι η μαγνητική ενέργεια που αποθηκεύεται στο αστέρι, τα αντικείμενα αυτά ονομάζεται «μάγναστρα».

Τα περισσότερα μάγναστρα έχουν εξαιρετικά υψηλά μαγνητικά πεδία στην επιφάνεια τους, που είναι δέκα έως χίλιες φορές ισχυρότερα από αυτά του μέσου άστρου νετρονίων. Νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι το μάγναστρο γνωστό ως SGR 0418 5729 (καλλιτεχνική απεικόνιση) δεν ταιριάζει με αυτό το μοτίβο, καθώς διαθέτει ένα επιφανειακό μαγνητικό πεδίο παρόμοιο με εκείνο των συνηθισμένων αστέρων νετρονίων.

«Έχουμε διαπιστώσει ότι SGR 0418 έχει πολύ χαμηλότερο επιφανειακό μαγνητικό πεδίο από ότι οποιοδήποτε άλλο μάγναστρο», δήλωσε η Νάντα Ρέα του Ινστιτούτου Διαστημικής Επιστήμης στη Βαρκελώνη. «Αυτό έχει σημαντικές συνέπειες για το πώς σκεφτόμαστε ότι τα αστέρια νετρονίων εξελίσσονται στο χρόνο, και για την κατανόηση των εκρήξεων σουπερνόβα», πρόσθεσε.

X-ray Image of SGR 0418+5729.

Οι ερευνητές παρατήρησαν το SGR 0418 για πάνω από τρία χρόνια, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Chandra, και τους δορυφόρους Swift και RXTE της NASA και XMM-Newton της ESA. Ήταν σε θέση να εκτιμήσουν με ακρίβεια την αντοχή του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου μετρώντας τις αλλαγές της ταχύτητας περιστροφής κατά τη διάρκεια μιας εκπομπής ακτινοβολίας ακτίνων Χ.

Μοντελοποιώντας την εξέλιξη της ψύξεως του αστέρα και του φλοιού του, καθώς και τη σταδιακή αποσύνθεση του μαγνητικού του πεδίου, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι το SGR 0418 είναι ηλικίας περίπου 550.000 ετών. Το γεγονός αυτό καθιστά το SGR 0418 μεγαλύτερο από τα περισσότερα άλλα μάγναστρα, και αυτή η παρατεταμένη διάρκεια ζωής έχει πιθανώς αποδυναμώσει το μαγνητικό του πεδίο. Για αυτό το λόγο το SGR 0418 είναι διαφορετικό από τα γνωστά μάγναστρα, τα οποία με τη σειρά τους είναι διαφορετικά από τα συνηθισμένα αστέρια νετρονίων.

Η περίπτωση του SGR 0418 σημαίνει ότι ενδεχομένως υπάρχουν και αρκετά άλλα «ηλικιωμένα» μάγναστρα με ισχυρά μαγνητικά πεδία κάτω από την επιφάνεια τους. «Πιστεύουμε ότι περίπου μία φορά το χρόνο σε κάθε γαλαξία ένα ήσυχο αστέρι νετρονίων μετατρέπεται σε μάγναστρο, όπως το SGR 0418», δήλωσε ο Χοσέ Πονς, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Ελπίζουμε να βρούμε πολλά περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα», πρόσθεσε.

Η επιβεβαίωση των ευρημάτων θα σημαίνει ότι ένα σημαντικό μέρος της ακτινοβολίας ακτίνων-γ προκαλείται από το σχηματισμό των μαγνάστρων και όχι από τις μαύρες τρύπες. Επίσης, η συμβολή των γεννήσεων μαγνάστρων στα σήματα βαρυτικών κυμάτων (κυματισμοί στον χωροχρόνο) θα είναι μεγαλύτερη από ότι πιστεύαμε μέχρι σήμερα.