Dodano: 24 czerwiec 2020r.

Astronomowie odkryli gwiazdę neutronową, która ma zaledwie 240 lat

12 marca naukowcy dostrzegli potężną emisję promieniowania rentgenowskiego. Okazało się, że emisja pochodzi od bardzo młodej gwiazdy neutronowej oznaczonej jako Swift J1818.0-1607. Dalsze badania wykazały, że obiekt ten jest prawdziwym noworodkiem według kosmicznych standardów i ma zaledwie 240 lat.

Astronomowie odkryli gwiazdę neutronową, która ma zaledwie 240 lat

 

Astronomowie pracujący przy orbitalnym obserwatorium Swift dostrzegli młody obiekt, kiedy uwolnił potężną serię promieni rentgenowskich. Dalsze badania przeprowadzone przez obserwatorium Europejskiej Agencji Kosmicznej XMM-Newton oraz teleskop NuSTAR należący do NASA, ujawniły więcej cech fizycznych nowej gwiazdy neutronowej. Analizy naukowców ukazały się na łamach pisma „Astrophysical Journal Letters”.

Najmłodszy magnetar

Gwiazdy neutronowe to niesamowicie gęste obiekty, które powstają po wybuchu supernowej masywnej gwiazdy. Są to jedne z najgęstszych obiektów we Wszechświecie i ustępują w tym względzie tylko czarnym dziurom. Badacze często używają dość wyraźnego porównania: łyżeczka materiału gwiazdy neutronowej ważyłaby na Ziemi około cztery miliardy ton. Atomy wewnątrz gwiazdy neutronowej są tak mocno ze sobą związane, że zachowują się w sposób niespotykany nigdzie indziej.

Swift J1818.0-1607 ma masę dwóch Słońc upakowaną do obiektu o średnicy zaledwie 25 kilometrów. Ma też pole magnetyczne 1000 razy silniejsze niż typowa gwiazda neutronowa, co pozwala zaklasyfikować go do specjalnej grupy obiektów zwanych magnetarami. Swift J1818.0-1607 wydaje się też być najmłodszym odkrytym magnetarem. Jeśli jego wiek zostanie potwierdzony, będzie to oznaczało, że światło z gwiezdnej eksplozji, która go utworzyła, dotarło do Ziemi w czasie, gdy George Washington został pierwszym prezydentem Stanów Zjednoczonych.

- Ten obiekt pokazuje nam najwcześniejszy okres w życiu magnetara, tuż po jego powstaniu - powiedziała Nanda Rea z Institute of Space Sciences w Barcelonie i główna badacza kampanii obserwacyjnych XMM Newton i NuSTAR.

Naturalne laboratorium

Chociaż istnieje ponad 3000 znanych nam gwiazd neutronowych, naukowcy zidentyfikowali wśród nich zaledwie 30 magnetarów. Ponieważ ich właściwości fizycznych nie można odtworzyć na Ziemi, gwiazdy neutronowe (w tym magnetary) są naturalnymi laboratoriami testującymi nasze rozumienie świata i procesów fizycznych. - Może jeśli zrozumiemy historię formowania się tych obiektów, zrozumiemy, dlaczego istnieje tak ogromna różnica między liczbą znalezionych magnetarów a całkowitą liczbą znanych nam gwiazd neutronowych - powiedziała Rea.

Swift J1818.0-1607 znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca i stosunkowo blisko Ziemi, jak na standardy astronomiczne, bo w odległości około 16 000 lat świetlnych. Ponieważ światło potrzebuje czasu na przebycie tych kosmicznych odległości, uczeni dostrzegli światło, które gwiazda neutronowa emitowała około 16 000 lat temu, gdy miała około 240 lat, twierdzą naukowcy. Wiele modeli sugeruje, że właściwości fizyczne i zachowanie magnetarów zmieniają się wraz z ich wiekiem i że magnetary mogą być najbardziej aktywne, gdy są młode. Zalezienie bardzo młodego obiektu pomoże udoskonalić te modele.

Chociaż gwiazdy neutronowe mają od około 15 do 30 kilometrów średnicy, mogą emitować ogromne rozbłyski promieniowania, na równi ze znacznie większymi gwiazdami. Szczególnie magnetary wiąże się z potężnymi erupcjami promieniowania, na tyle jasnymi, że można je dostrzec z odległości wielu tysięcy lat świetlnych. Biorąc pod uwagę ekstremalne właściwości fizyczne magnetarów, naukowcy sądzą, że istnieje wiele sposobów generowania tak ogromnych ilości energii.

Trudne badania

Uczeni dostrzegli Swift J1818.0-1607 podczas erupcji. W tej fazie emitowane przez niego promieniowanie rentgenowskie stało się co najmniej 10 razy jaśniejsze niż normalnie. Podobne emisje różnią się swoją specyfiką, ale zwykle zaczynają się od nagłego, trwającego dni lub tygodnie, wzrostu jasności, po którym następuje jej stopniowy spadek, w ciągu miesięcy lub lat, gdy magnetar wraca do swojej normalnej aktywności.

Dlatego astronomowie muszą działać szybko, jeśli chcą obserwować okres szczytowej aktywności z jednego z tych zdarzeń. Naukowcy pracujący przy obserwatorium Swift natychmiast powiadomili globalną społeczność astronomiczną o tym wydarzeniu, a ich koledzy z XMM-Newton i NuSTAR przeprowadzili szybkie badania kontrolne.

Oprócz promieni rentgenowskich, magnetary mogą też uwalniać rozbłyski promieniowania gamma, które należą do najjaśniejszych źródeł promieniowania we Wszechświecie. Mogą także emitować równomierne wiązki fal radiowych. Gwiazdy neutronowe, które emitują fale radiowe, nazywane są pulsarami, a Swift J1818.0-1607 jest jednym z pięciu znanych magnetarów, które są również pulsarami.

- Niesamowite w magnetarach jest to, że są dość zróżnicowane jako populacja - powiedziała Victoria Kaspi z McGill University w Montrealu, która nie była zaangażowana w te badania. - Za każdym razem, gdy go znajdziesz, opowiada inną historię. Są to bardzo dziwne obiekty i bardzo rzadkie i nie sądzę, że widzieliśmy pełen zakres ich możliwości – dodała.

 

Źródło: NASA, fot. ESA