Międzynarodowy zespół astronomów dostrzegł gwiazdę neutronową o rekordowo silnym polu magnetycznym. Wyniki pomiarów wskazują, że indukcja na powierzchni gwiazdy neutronowej z układu podwójnego Swift J0243.6+6124 wynosi aż 1,6 miliarda tesli. To 24 biliony razy więcej niż na Ziemi
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 sześciu miliardów ton. Atomy wewnątrz gwiazdy neutronowej są tak mocno ze sobą związane, że zachowują się w sposób niespotykany nigdzie indziej.
Gwiazdy neutronowe mają też najsilniejsze pola magnetyczne we Wszechświecie. Ale nie wszystkie są takie same. Wśród nich są obiekty o słabszych i silniejszych polach magnetycznych. Niedawno astronomowie zaobserwowali gwiazdę neutronową w układzie podwójnym Swift J0243.6+6124, której indukcja pola magnetycznego na powierzchni wynosi 1,6 miliarda tesli. Jak dotąd rekord wynosił 1 miliard Tesli.
Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Astrophysical Journal Letters” (DOI: 10.3847/2041-8213/ac7711).
Wspomniany rekordowy pomiar został ustanowiony przez chińskich naukowców, mających do dyspozycji teleskop Insight-HXMT (od Hard X-ray Modulation Telescope). Jest to pierwszy chiński teleskop pozwalający na analizę kosmicznego promieniowania rentgenowskiego.
Pole magnetyczne jest opisywane przy pomocy indukcji magnetycznej. Mierzy się ją w teslach. Na naszej planecie, indukcja pola magnetycznego na powierzchni to zaledwie 0,000065 tesli. Silniejsze są urządzenia do przeprowadzania rezonansu magnetycznego. Aparaty te mogą generować pole o wartości dochodzącej nawet do 3 tesli.
Jednak te wartości są niczym w porównaniu do gwiazdy neutronowej z układu podwójnego Swift J0243.6+6124. W jej przypadku odkryto cyklotronową linię absorpcyjną o energii rzędu aż 146 keV. Odpowiada to polu magnetycznemu o sile około 1,6 miliarda Tesli, czyli około półtora raza więcej, niż wynosił dotychczasowy rekord. A odkrycia tego dokonali wspólnie naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk oraz niemieckiego Uniwersytetu w Tybindze.
Swift J0243.6+6124 to układ podwójny. Składa się on z gwiazdy neutronowej oraz gwiazdy towarzyszącej. Gwiazda neutronowa w tym układzie to pulsar, czyli rotująca, wysoce zmganetyzowana gwiazda emitująca wiązkę promieniowania elektromagnetycznego. Dla drugiej gwiazdy obecność pulsara niestety nie kończy się dobrze, ponieważ gwiazda neutronowa o znacznie silniejszej grawitacji stopniowo podkrada gaz z gwiazdy towarzyszącej. W ten sposób powstaje tzw. dysk akrecyjny. Plazma tworząca dysk kieruje się w stronę gwiazdy neutronowej wzdłuż linii pola magnetycznego opadając na pulsara. Na powierzchni gwiazdy neutronowej dochodzi do emisji promieniowania rentgenowskiego. Na tym nie koniec: okazjonalnie może dochodzić do powstawania impulsów tego promieniowania.
Promieniowanie emitowane przez gwiazdę neutronową, zanim ucieknie w kosmos, przechodzi przez jej pole magnetyczne. To zostawia charakterystyczne ślady w widmie nazywane cyklotronowymi liniami absorpcyjnymi. Uważa się, że jest to spowodowane przez pochłanianie promieniowania rentgenowskiego przez elektrony poruszające się wzdłuż silnego pola magnetycznego. Energia tych struktur absorpcyjnych koresponduje z siłą pola magnetycznego na powierzchni gwiazdy neutronowej. A zatem można to wykorzystać dla dokonania bezpośredniego pomiaru siły pola magnetycznego na powierzchni takiej gwiazdy.
I w ten właśnie sposób zmierzono siłę pola magnetycznego w przypadku układu podwójnego Swift J0243.6+6124. Obserwacje dokonane przez teleskop Insight-HXMT pozwoliły zmierzyć na niej energię dochodzącą do 146 keV, odpowiadającą sile pola magnetycznego około 1,6 miliarda Tesli.
Źródło: Chinese Academy of Sciences, fot. IHEP
