مگنتار چیست؟
مگنتارها نوع خاصی از ستاره نوترونی هستند که دارای میدانهای مغناطیسی بسیار قوی هستند. راجع به آنها در اینجا بیشتر بخوانید!
ستارهشناسان سی و یکمین مگنتار شناخته شده، J1818.0-1607 را در سال 2020 کشف کردند. این مگنتار خاص – یک ستاره نوترونی با یک میدان مغناطیسی بسیار قوی – فوقالعاده خاص است، زیرا مشاهدات اشعه ایکس نشان میدهد که آن نیز یک تپاختر است. یعنی یک ستاره نوترونی با سرعت چرخشی است که هر 1.4 ثانیه یکبار مانند یک فانوس دریایی کیهانی نورش کم و زیاد میشود. تصویر از H. Blumer / NASA.
مگنتارهای مغناطیسی
آیا میتوانید یک مگنتار را چنان قدرتمند تصور کنید که بتواند هر کارت اعتباری روی زمین را از فاصله نیمه راه تا ماه پاک کند؟ میدان مغناطیسی یک مگنتار چقدر قوی است! مگنتار یک نوع عجیب و غریب از ستاره نوترونی است، ویژگی مشخص آن این است که دارای یک میدان مغناطیسی فوقالعاده قدرتمند است. این میدان حدود 1000 برابر یک ستاره نوترونی معمولی و حدود یک تریلیون برابر از میدان مغناطیسی زمین قویتر است.
مگنتارها تا حد زیادی مغناطیسیترین ستارگان جهان هستند. اگر بخواهید نزدیکتر از 1000 مایلی (1000 کیلومتر) آنها حرکت کنید، خیلی زود میمیرید. به این دلیل که میدان مغناطیسی آن بدن شما را از بین میبرد، الکترونها را از اتمهای شما جدا میکند و شما را به ابری از یونهای تک اتمی تبدیل میکند (یعنی تک اتمهای بدون الکترون).
جدا از این میدانهای مغناطیسی فوقالعاده قدرتمند، مگنتار نیز مقدار زیادی انرژی را به صورت شراره، اشعه X و انفجارهای اشعه گاما آزاد میکند. بنابراین آنها با حوادث شدید در جهان در ارتباط هستند و آنها را شاید عجیبترین اجرام کیهانی در کنار سیاهچالهها قرار دهد.
به عنوان مثال، در سال 2004، شراره سطح یک مگنتار، میدان مغناطیسی زمین را از فاصله 50000 سال نوری تحت تاثیر قرار داد! وقتی شما در نظر بگیرید که یک ستاره نوترونی تقریباً به اندازه یک شهر است – طی تجدید نظر اخیر در اندازه یک ستاره نوترونی، آن را حداکثر 15 مایل (24 کیلومتر) میدانند – اما ممکن است حاوی یک و نیم برابر جرم خورشید ما باشد، باورنکردنی است که یک جسم بسیار کوچک بتواند انرژی کافی برای تحت تأثیر قرار دادن دیگران در چنین فاصله وسیعی تولید کند.
مگنتار نوعی ستاره نوترونی است که گمان میرود دارای یک میدان مغناطیسی بسیار قدرتمند است و میتواند باعث ایجاد بسیاری از انفجارهای سریع رادیویی شود. این مفهوم هنری از میدانهای مغناطیسی نامرتب اطراف چنین ستاره نوترونی است. تصویر از کارل ناکس / OzGrav.
چه چیزی این میدان مغناطیسی را به مگنتار داده است؟
فیزیکدانان هنوز دقیقاً نمیدانند که چگونه یک مگنتار میدان مغناطیسی فوقالعاده خود را تولید میکند. با این حال، این میدان باید مربوط به تراکم باورنکردنی ستارگان نوترونی و فضای عجیب و غریب داخلی آنها باشد. فقط یک مقدار ماده ستاره نوترونی به اندازه یک مکعب قند در کره زمین یک بیلیون تن وزن خواهد داشت… تقریباً مشابه یک کوه متوسط!
میدان مغناطیسی یک مگنتار ممکن است توسط فضای داخلی یک ستاره نوترونی ایجاد شود – که تصور میشود از نوترونها، کوارکها و حالتهای عجیب و غریب ماده مانند میعانات بوز-اینشتین تشکیل شده باشد – تبدیل به یک مایع ابررسانا. بنابراین، هنگامی که ستاره میچرخد، مانند یک دیناموی بزرگ رفتار میکند و یک میدان مغناطیسی بسیار زیاد تولید میکند.
یا این میدان ممکن است به سادگی از ستاره مولد خود – نوعی از ستاره قبل از تبدیل شدن به یک ستاره نوترونی – باشد که ممکن است دارای یک میدان مغناطیسی غیرمعمول قوی باشد.
در تلاش برای حل این معما، ستارهشناسان ابزاری به نام Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) را به ایستگاه فضایی بینالمللی در سال 2017 فرستادند. هدف خاص آن تعیین دقیقاً آنچه است که در داخل ستاره های نوترونی وجود دارد.
تاکنون، این ابزار ستارهشناسان را قادر به اندازهگیری دقیقتر در مورد پارامترهای اندازه و چگالی این هیولاهای عجیب کیهانی کرده است.
Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) یک تلسکوپ پرتوی ایکس است که در سال 2017 به ایستگاه فضایی بینالمللی پرتاب شد. در اینجا روی ISS نصب شده است. ماموریت اصلی NICER انجام مطالعات عمیق درباره ستارههای نوترونی است. تصویر از NASA / Wikimedia Commons.
ما همچنین باید در مورد ستارههای نوترونی از امواج گرانشی که در هنگام برخورد دو ستاره از آنها ایجاد میکنند، مانند رویداد معروف موج گرانشی GW170817، بیشتر بدانیم.
فانوس دریایی کیهانی
چند مگنتار نیز تپاختر هستند، آن فانوسهای آسمانی هستند که آسمان را با پرتوهای رادیویی قدرتمند (و به ندرت، پرتوهای نور مرئی، مانند سحابی خرچنگ) جاروب میکنند. اخیراً، کشف یک مگنتار که یک تپاختر نیز است، ستارهشناسان را قادر میسازد برای اولین بار فاصله دقیق یک مگنتار را تخمین بزنند.
اولین کشف مگنتار یک رمز و راز است
اولین واقعهای که از یک مگنتار نشأت گرفته است در سال 1979 کشف شد، اگرچه در آن زمان ستارهشناسان این فعالیت را مربوط به یک کلاس جداگانه از اشیا تشخیص ندادند. این اتفاق زمانی رخ داد که دو فضاپیمای روسی ناگهان انفجار عظیمی از تابش گاما را در ردیابهای خود مشاهده کردند: مقدار دریافت انرژی حاصل از این انفجار در هر دو کاوشگر از 100 شمارش طبیعی در ثانیه به بیش از 200000 شمارش در ثانیه، در کسری از میلیثانیه افزایش یافت. این انرژی بیش از صد برابر هر انفجار اشعه گامای فراخورشیدی بود که قبلاً شناسایی شده بود. همزمان با عبور موج تابش گاما از منظومه شمسی، توسط پنج ماهواره و دو رصدخانه ثبت شد.
هنگامی که ستارهشناسان منشأ این انفجار را کشف کردند، با موقعیت ابرنواختر شناخته شده در ابر بزرگ ماژلانی مطابقت داشت. جسمی که این موج عظیم تابش گاما را ایجاد کرده است، از همان زمان این رویداد را تکرار کرده است.
علت دقیق این رویداد در سال 1979 مشخص نبود. تا سال 2008 یک ستاره نوترونی ، مانند تپاختر عمل میکرد و انفجارهایی با انرژی مغناطیسی ساطع میکرد. این رویداد تأیید کرد که مگنتارها یک نوع نادر از ستاره نوترونی هستند.
از 3100 ستاره نوترونی شناخته شده، در مجموع فقط 31 مگنتار تأیید شده است (از مارس 2020). این نشانگر نادر بودن آنهاست.
آیا مگنتار مسئول انفجار سریع رادیویی است؟
همچنین مگنتارها به عنوان کاندیداهای اصلی ایجاد انفجارهای سریع رادیویی یا FRBهستند (پالسهای معمولی میلیثانیهای امواج رادیویی ظاهر میشوند که به اندازه آزاد شدن خورشید در یک سال انرژی حمل می کنند!). تا همین اواخر، اخترشناسان تصور میکردند همه FRBها خارج کهکشانی هستند، اما در آوریل 2020، یک FRB در داخل کهکشان راه شیری ما کشف شد. ستارهشناسان مکان آن را به یک مگنتار شناخته شده، SGR 1935 + 2154 مطابقت دادند.
در ماه می 2021، ناسا گزارش داد که تلسکوپ فضایی هابل چهار FRB را در بازوهای مارپیچی کهکشانهای دور شناسایی کرده است. تصور میشود که اینها از مگنتار منشا گرفتهاند. این یک گام مهم به جلو بود زیرا تا همین اواخر تعیین محل دقیق FRB بسیار دشوار بود (بیشتر به دلیل کوتاه بودن آنها فقط یک هزارم ثانیه). علاوه بر این، بیشتر FRBها تکرار نمیشوند و باعث میشود مکان آنها در آسمان و مسافتشان به سختی شناسایی شود.
چگونه و چرا یک مگنتار ممکن است FRB تولید کند هنوز مشخص نیست.
در 22 می سال 2020، دانشمندان چیزی مشاهده کردند که ممکن است حاصل تشکیل یک مگنتار باشد – یک ستاره نوترونی عظیم، بسیار مغناطیسی. دانشمندان بر این باورند که دو ستاره نوترونی با هم برخورد کرده و منجر به انفجار عظیم شده و احتمالاً یک مگنتار را به عنوان بقایای خود برجای گذاشته است. تصویر از NASA / ESA / D. (STScI).
مگنتارها موجودات عجیبی از باغ وحش کیهانی هستند و مقادیر تقریباً نامفهومی از انرژی تولید میکنند که میتواند در سراسر جهان شناسایی شود. اینکه چه چیزی میدانهای مغناطیسی همگن آنها و انفجارهای عظیم انرژی آنها را در طیف الکترومغناطیسی ایجاد میکند هنوز مشخص نیست، اما حوزه تحقیقات بسیار فعال است. به نظر میرسد جهان هنوز چیزهای زیادی برای نشان دادن به ما دارد.
منبع:
What Is A Magnetar?
Posted by Andy Briggs June 13, 2021
https://earthsky.org/space/what-is-a-magnetar/