Rádiové signály z mladého magnetaru vykazují nezvyklé chování, naznačují nepravidelné magnetické pole hvězdy

23. 02. 2022

Neutronové hvězdy Hvězdy Swift Magnetary

Magnetar Swift J1818.0-1607 je nejmladší známá neutronová hvězda, astronomové ji pozorují pouhých 240-1000 let po jejím vzniku. Podle studie v magazínu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tento objekt navíc vykazuje neočekávané chování - jeho rádiové pulzy se liší od ostatních magnetarů a zdá se, že má oba magnetické póly na stejné polokouli.

Neutronová hvězda, magnetické pole

Simulace možného rozložení magnetického pole neutronové hvězdy J0030+0451.

Image credit: NASAs Goddard Space Flight Center

Aktuálně

Ne všechny magnetary vysílají rádiové signály, a pokud ano, mají konzistentní intenzitu napříč frekvencemi. J1818 nicméně vykazuje silnější záření u nízkých frekvencí než u vysokých. To vědce překvapilo, protože podobné chování mají pulzary - rotující neutronové hvězdy se slabším magnetickým polem. 

Co víc - magnetar J1818 své chování v čase mění. Při pozorování v květnu 2020, dva měsíce po jeho objevení, rádiové signály pořád připomínaly spíš pulzar než magnetar. Toto chování se nicméně během června proměnilo a magnetar začal střídat silnější a slabší záření. To vyvrcholilo v červenci, kdy objekt střídal své chování, které jednu dobu připomínalo pulzar a jindy zase magnetar. Podobné chování nebylo u magnetaru nikdy pozorováno.

Další analýza světla, které od magnetaru J1818 přichází, vede vědce k závěru, že magnetické póly hvězdy jsou vychýlené. Oba magnetické póly se pravděpodobně nacházejí blízko sebe a připomínají tak spíš magnetismus slunečních skvrn. Z tohoto regionu pravděpodobně pochází také rentgenové záblesky, které z tohoto magnetaru také vycházejí.

Objekt Swift J1818.0-1607 je pro vědce velmi zajímavým cílem. Pozorovali u něj mnohá prvenství magnetarů a neutronových hvězd obecně. Budou jej proto nadále bedlivě pozorovat pomocí několika teleskopů. V plánu je například intenzivní pozorování teleskopem Parkes v Austrálii v průběhu roku 2021. Zkoumat jej určitě budou také vesmírné rentgenové teleskopy Chandra a XMM-Newton.

Neutronové hvězdy

Neutronové hvězdy jsou malé hvězdné objekty dosahující průměru do zhruba 20 kilometrů, které však mají vysokou hmotnost a tedy i hustotu. Vznikají v supernovách na konci života hvězd hlavní posloupnosti, jejichž hmotnost se pohybuje mezi 10 a 30 Slunci (z menších objektů vznikají bílí trpaslíci a z větších černé díry). Hmotnost neutronové hvězdy se pohybuje mezi 1,4 - 2,1 hmotnostmi Slunce. Nejrychleji rotující neutronová hvězda PSR J1748-2446ad se kolem svojí osy otočí více než 700x za sekundu.

Typy neutronových hvězd
Pulzar
Rotující neutronové hvězdy, které naším směrem vysílají proudy radiace vycházející z jejich pólů, se jeví jako pulzující hvězdy. Pulzary mají pravidelnou a specifickou periodu rotace a mohou být využívány k orientaci sond ve vesmíru. 

Rentgenový pulzar
Některé neutronové hvězdy vydávají rentgenové záření. Jedná se zpravidla o binární systémy, kde neutronová svou gravitací vysává materiál ze svého souseda. Tento materiál vytváří akreční disk kolem neutronové hvězdy. Čím blíž, tím rychleji rotuje a více se zahřívá, a to až do extrémních teplot, kdy dochází k emisi rentgenového záření.

Milisekundový pulzar
Neutronové hvězdy, které se kolem svojí osy otočí za kratší dobu, než je 10 milisekund jsou označovány jako milisekundové. Vědci předpokládají, že se jedná o hodně staré neutronové hvězdy, které v průběhu svojí existence zrychlily svou rotaci. Pravděpodobnou příčinou zrychlení je pohlcování rychle rotujícího materiálu z disku kolem hvězdy.

Pavoučí pulzary
Binární systémy, kde je sekundární hvězda částečně degenerovaná, jsou označovány jako pavoučí (spider pulsars). Pokud je sekundární hvězda menší než 0,1 slunečních hmotností, je primární neutronová hvězda označena jako černá vdova.

Magnetar
Magnetar je neutronová hvězda s extrémně silným magnetickým polem, které dosahuje až k 1011 tesla. I tyto hvězdy rotují vysokou rychlostí.