Magnetary to słabo zbadany rodzaj gwiazd neutronowych. Najbliższy Ziemi magnetar – oznaczony jako XTE J1810-197 – znajduje się 8 tys. lat świetlnych od nas. O jego istnieniu dowiedzieliśmy się w 2003 r. Wówczas po raz pierwszy zarejestrowano impulsy radiowe, których jest źródłem.

Następnie ta tajemnicza gwiazda neutronowa wyciszyła się. Ziemskie instrumenty naukowe nie rejestrowały żadnego docierającego z niej promieniowania. Zmieniło się to w ostatnich latach, kiedy magnetar ponownie zaczął emitować fale radiowe. Naukowcy opisali ich charakterystykę w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Co to są gwiazdy neutronowe?

Magnetary to szczególny typ jednego z najbardziej niezwykłych obiektów we Wszechświecie: gwiazd neutronowych. Gwiazdy neutronowe powstają w wyniku supernowej. To wybuch umierającej gwiazdy o masie mieszczącej się w przedziale od ośmiu do około 30 mas Słońca. 

W czasie eksplozji jądro takiej gwiazd zapada się grawitacyjnie. Oznacza to, że tworząca je materia zostaje ściśnięta do niezwykle małych – jak na gwiazdę – rozmiarów. Promień gwiazdy neutronowej wynosi tylko kilkanaście km. Dla porównania – promień Słońca to 696 tys. km. Promień Ziemi zaś, mierzony na równiku: 6378 km.

Specyfika gwiazdy neutronowej kryje się w jej gęstości. Jest ona ultragęsta: nieduży obiekt ma masę zbliżoną do masy Słońca. Gdyby pudełko od zapałek wypełnić materią gwiazdy neutronowej, ważyłoby milion ton.

Magnetary, nietypowe gwiazdy neutronowe

Ten nietypowy i ciągle słabo zbadany rodzaj gwiazd jest źródłem wielu interesujących dla astronomów zjawisk. Gwiazdy neutronowe mogą wirować, z niezwykłą regularnością wysyłając w kosmos wiązki fal radiowych. Taki typ gwiazd neutronowych to pulsary. Mogą również mieć niezwykle silne pola magnetyczne – miliardy razy silniejsze niż najpotężniejsze ziemskie magnesy. Wówczas przypisuje się je do innego podtypu gwiazd neutronowych: magnetarów.

Australijscy astronomowie z University of Sidney oraz CSIRO – australijskiej rządowej agencji naukowej – właśnie poinformowali, że udało im się zarejestrować „przebudzenie się” magnetara. Po dekadzie milczenia magnetar XTE J1810-197 niespodziewanie powrócił do życia w 2018 r. Jak podano w informacji prasowej, ponowne uaktywnienie się obiektu wielkości ziemskiego miasta było bardzo gwałtownym zjawiskiem.

Co wiemy o magnetarach

Po raz pierwszy ten rodzaj gwiazd neutronowych wykryto w 1979 r. Od tego czasu astronomowie wypatrzyli zaledwie 30 magnetarów. Większość z nich emituje wyłącznie promieniowanie rentgenowskie i gamma. Znamy zaledwie kilka takich, które są również źródłem fal radiowych.

Do tej grupy należy właśnie magnetar XTE J1810-197. Gdy odkryto go w 2003 r., wysyłał impulsy radiowe co 5,54 s. Później docierające z niego sygnały osłabły, aż w reszcie zupełnie zanikły. Dopiero w grudniu 2018 r. obserwacje prowadzone z użyciem trzech radioteleskopów (w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Australii) wykazały, że XTE J1810-197 znów wysyła fale radiowe. Naukowcy zmierzyli polaryzację fal, ustalając, że były one w ogromnym stopniu spolaryzowane kołowo. 

To nietypowe odkrycie, prowadzące do pytania, co spowodowało właśnie taką polaryzację? – Nasze wyniki sugerują, że nad biegunem magnetycznym magnetara znajduje się superrozgrzana plazma, która działa jak filtr polaryzacyjny – powiedział dr Marcus Lower, główny autor badań. – Jak dokładnie plazma to robi, pozostaje do ustalenia.

Mała nierówność na powierzchni gwiazdy

Jak się okazało, „przebudzenie” magnetara wpłynęło również na jego ruch. Analiza charakterystyk polaryzacji wykazała, że coś się działo z kierunkiem obrotu magnetara. Nieznacznie się zmieniał, co wskazuje, że wraz z emisją silnie spolaryzowanych fal radiowych powierzchnia gwiazdy mogła stać się lekko nierówna. Powstał na niej „niewielki guz, zaledwie o milimetr obiegający od idealnej kuli, który stopniowo znikał w ciągu trzech miesięcy od przebudzenia XTE J1810-917” – napisano w informacji prasowej.

Jak podkreślają badacze: magnetar, materia, jakiej jest zbudowany, i środowisko wokół niego są ciągle słabo zbadane. Każde nowe obserwacje dodają więc materiału niezbędnego do tworzenia teorii opisujących ten niezwykły rodzaj gwiazd. Magnetar XTE J1810-917 pozostaje aktywny do dzisiaj. I nie wiadomo, jak będzie zachowywał się w przyszłości. 

„Z magnetarami jest jak z kotami: nie da się przewidzieć, co zrobią następnie” – napisali badacze w informacji prasowej. 

Źródła: CSIRO, Nature Astronomy, EurekAlert.