Rekordowy magnes był w danych przez cały czas

Kosmiczne Zoo zawiera dziwne potwory, które astronomowie napotykają w najbardziej niesamowity sposób. Nie tak dawno temu zespół z Australii znalazł bardzo niezwykłego magnetara, jednego z najdziwniejszych mieszkańców gwiaździstego zoo. Nazywa się GPM J1839-10 i znajduje się około 15 000 lat świetlnych stąd, w kierunku gwiazdozbioru Tarczy.

GPM J1839-10 pojawił się już w obserwacjach rozpoczętych kilkadziesiąt lat temu, ukrywając się na widoku. Astronomowie opisali to jako „przejściowy tajemniczy obiekt”, który pojawia się i znika, emitując energię trzy razy na godzinę. Dopiero w 2022 roku, kiedy zespół z Curtin University obserwował go za pomocą radioteleskopu Murchison Wide-Field Array w Wajarri Yamaji Country w Australii Zachodniej, zidentyfikował go jako długookresowy magnetar. „Ten niezwykły obiekt kwestionuje nasze rozumienie gwiazd neutronowych i magnetarów, które są jednymi z najbardziej egzotycznych i ekstremalnych obiektów we wszechświecie” – powiedziała kierownik zespołu, Natasha Hurley-Walker.

Jest to drugi długookresowy magnetar, jaki kiedykolwiek znaleziono. Licencjat Tyrone O’Doherty znalazł pierwszego ucznia Hurley-Walker. Jego odkrycie zaskoczyło wszystkich. „Byliśmy zdumieni” – powiedział Hurley Walker. „Zaczęliśmy więc szukać podobnych obiektów, aby sprawdzić, czy było to odosobnione zdarzenie, czy tylko wierzchołek góry lodowej”.

Cudowny Magnetar

Astronomowie od lat badają magnetary. Są to wysoce magnetyczne martwe gwiazdy, które uwalniają energię w seriach trwających od sekund do kilku minut. Prawdopodobnie powstał, gdy masywne gwiazdy umierały w supernowych, a pozostałe pozostałości zapadały się, tworząc gwiazdę neutronową. Istnieją również dowody na to, że zderzające się gwiazdy neutronowe mogą tworzyć magnetary.

Rdzeniem magnetara jest obracająca się gwiazda neutronowa o średnicy zaledwie około 20 kilometrów. Prawdopodobnie ma twarde powierzchnie. Masa pulpy wynosi zwykle 100 milionów ton lub więcej. Ma niewiarygodnie silne pole magnetyczne (stąd nazwa „magnetar”). Podczas obracania się magnetar emituje okresowe impulsy radiowe i inne emisje.

Tworzenie wykresów tych eksplozji jest jak słuchanie tykającego zegara, ale używanie radioteleskopów do odbierania sygnałów. Większość magnetarów traci swoje pole magnetyczne po około 10 000 latach, co czyni je zjawiskiem krótkotrwałym w kategoriach kosmologicznych. Ten nowy emituje pięciominutowe wybuchy energii co 22 minuty. To czyni go najdłuższym okresem znalezionym magnetycznie. Może to być też starszy, który wkrótce przestanie ujawniać swoją obecność.

Wyszukiwanie GPM J1839-10 w kółko

W ramach swoich badań zespół astronomów szukał dowodów GPM J1839-10 w zapisach obserwacyjnych innych obserwatoriów radiowych z ostatnich dziesięcioleci. Wtedy odkryli, że obserwowano go od 1988 roku. Nikt nie wiedział dokładnie, co to było.

„Pojawił się w obserwacjach wykonanych przez Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach, a Very Large Array (VLA) w USA prowadził obserwacje sięgające 1988 roku” – powiedział Hurley-Walker. „To był dla mnie niesamowity moment. Miałem pięć lat, kiedy nasze teleskopy po raz pierwszy zarejestrowały impulsy z tego obiektu, ale pozostał on niezauważony, ukryty w danych przez 33 lata. Przegapili go, ponieważ nie spodziewali się znaleźć czegoś podobnego”.

Zespół kontynuował obserwacje za pomocą radioteleskopów w Australii i Afryce Południowej oraz z orbitalnego teleskopu rentgenowskiego XMM-Newton. Pojawił się w danych z radioteleskopu, a także w promieniowaniu podczerwonym z teleskopu na Wyspach Kanaryjskich. Jednak nie znaleziono emisji promieniowania rentgenowskiego, co wskazuje, że obiekt nie emituje przy tych energiach.

Badania archiwalne pomogły zespołowi odkryć jak najwięcej informacji o tym obiekcie. Hurley-Walker opisał to jako „poniżej linii śmierci”, gdzie pole magnetyczne gwiazdy jest zbyt słabe, aby emitować wysokoenergetyczne emisje radiowe. Co więc dzieje się z GPM J1839-10, gdy emituje sygnały wykrywane przez radioteleskopy?

Chwila, robi się jeszcze dziwniej

Hurley-Walker wyjaśnił, że GPM J1839-10 obraca się zbyt wolno i nie powinien emitować fal radiowych. To dlatego, że okresowe emisje radiowe z magnetarów są wynikiem rotacji dipolowych pól magnetycznych i innych mechanizmów. Modele magnesów zakładają, że magnesy obracają się szybko, więc nie oczekuje się emisji radiowych z wolnych silników.

„Zakładając, że jest to magnetar”, powiedziała, „nie powinno być możliwe, aby ten obiekt wytwarzał fale radiowe”. „Ale je widzimy. I nie mówimy tylko o małym przebłysku emisji radiowej. Co 22 minuty emituje pięciominutowy impuls energii o długości fali i robi to od co najmniej 33 lat. Jakikolwiek jest mechanizm, który za tym stoi, jest niezwykły”.

Czy ten obiekt wymyka się tradycyjnemu rozumieniu magnesów? Może. Z pewnością daje to astronomom coś do myślenia, gdy badają powstawanie i ewolucję magnetarów z powłok gwiazd, które zginęły jako supernowe. Może również pomóc w ustaleniu, czy kolizje gwiazd neutronowych odgrywają rolę. I może rzucić nieco światła na szybkie rozbłyski radiowe, które astronomowie wykrywają w całym wszechświecie.

Oczywiście znalezienie większej liczby magnetarów długookresowych pomoże astronomom zrozumieć, czy są one w rzeczywistości typowymi magnetarami – czy też kolejnym nowym odkryciem w kosmicznym zoo.

po więcej informacji

Ukrywanie się na widoku: astronomowie odkrywają nowy typ obiektu gwiezdnego
Transjentowe radio dalekiego zasięgu jest aktywne od trzech dekad