Csillagrepesztő mágneses tér

Sikerült egy extrém erős mágneses terű neutroncsillag kitörését megfigyelni, és modellekkel bebizonyítani, hogy a jelenséget az égitest kérgének repedése okozta. A további hasonló megfigyelések rámutathatnak, idővel miként gyengül ezen égitestek mágneses tere, hogyan lassul forgásuk és milyen a belső szerkezetük.

A neutroncsillagok a nagyobb tömegű csillagok életének végén bekövetkező szupernóva-robbanások után maradnak vissza a mag összeomlásakor. Az ekkor keletkezett 10-20 km átmérőjű objektum sűrűsége rendkívül nagy, megközelíti az atommagokét. Ezen egzotikus égitestek között is extrém csoportot alkotnak az ún. magnetarok.

A magnetarok rendkívül erős mágneses térrel bíró neutroncsillagok, a jelek alapján bennük találhatók a Világegyetem legerősebb mágneses terei. Felszínükön a mágneses térerő elérheti 10⁸ teslát - ugyanez az érték a Föld esetében 10^-5 tesla körüli. Mindennek a kialakulása pontosan nem ismert, feltehetőleg közrejátszik benne, ha eleve erős volt a csillag mágneses tere az összeomlása előtt, de akár a neutroncsillag belsejében zajló áramlások is közreműködhetnek a kialakításában.

Valamilyen folyamat(ok) során, a magnetar öregedésével párhuzamosan, kozmikus időskálán mérve hamar gyengül a mágneses tere és lassul a forgása. Mindennek a kiváltó okaként több folyamat is szóba került. Elképzelhető, hogy a forgásként megjelenő mozgási energia elektromágneses sugárzás vagy töltött részecskék formájában távozik el. A forgás lassulásakor enyhén változik az objektum stabil forgási ellipszoid alakja is, amely időnként a szilárd, merev kéreg törésével jár, és rengéseket eredményez. Az ilyen eseményekkor hatalmas energia szabadul fel, és ez kulcsszerepet játszhat az objektum fejlődésében - de ezidáig mindez csak egy volt a feltételezések közül.

A magnetarok mind fiatalok, legidősebb képviselőjük kora sem haladja meg a 10 ezer évet. Alkalmanként kitöréseket produkálnak, amely ún. rövid gammavillanásokként is észlelhető. Ekkor átmenetileg a megszokottnál sokkal több nagyenergiájú foton érkezik a sugárforrásból. Az egyik feltételezés alapján ilyenkor a fent említett repedés történik a kéregben, és a mágneses tér gyors átrendeződése hatalmas energiafelszabadulással jár.

Az XTE J1810-197 jelű röntgenforrásra egy 2003-as kitörés során figyeltek fel. Az objektum egy tőlünk kb. 10 ezer fényévre, a Sagittarus csillagképben lévő neutroncsillag, mindezen túl magnetar, amelynek röntgensugárzása 2003-ban ugrásszerűen megemelkedett. Az ESA XMM-Newton műholdjával rögzített méréseket azóta is elemzik, és nemrég új modelleket sikerült a adatokhoz illeszteni.

Az új elemzések alapján a neutroncsillag szerkezetében a felszín alatt, ahhoz igen közel egy törés keletkezett, amelytől egy 3-5 km-es területen az égitest felszíne közel 5 millió fokra forrósodott, és azóta lassan hűl. A most készített modell helyesen írja le a megfigyelt sugárzást és annak változását, ahogy a rengés miatt ugrásszerűen megnő az objektum sugárzása, részecskekibocsátása. Sikerült tehát bebizonyítani, hogy valóban egy töréshez, és egy ebből eredő csillagrengéshez kapcsolódott a 2003-as kifényesedés.

Fantáziarajz egy erős sugárzást kibocsátó, repedező felszínű magnetarról (NASA)

Ha a rendkívül erős mágneses térrel kapcsolatban gyakran történik ilyen repedés, akkor az jelentősen megnövelheti az adott magnetar energiakibocsátását, és így közreműködhet a tengelyforgás lassításában, a mágneses tér gyengítésében. Egyes elképzelések szerint ilyen intenzív csillagrengések az átlagos neutroncsillagoknál sokkal gyengébbek, és a magnetaroknál a mágneses tér maga is szerepet játszik a repedés, illetve az ettől támadó rengés kialakításában.

Ha a következő években más magnetaroknál további csillagrengéseket sikerül megfigyelni, azok segítenek a neutroncsillagok eme egzotikus csoportjának belső szerkezetét is feltérképezni, valamint a modelleket pontosítani.