Tako si 20-kilometrski magnetar predstavlja umetnik pri Nasi. Foto: Nasa/Goddard
Tako si 20-kilometrski magnetar predstavlja umetnik pri Nasi. Foto: Nasa/Goddard
J1834.9-0846, magnetar
Posnetek meglice J1834.9 v rentgenskih žarkih, delo Esinega teleskopa XMM-Newton. Barve odražajo energijo teh žarkov. Energije med 2.000 in 3.000 elektronvolti so rdeče, med 3.000 in 4.5000 elektronvolti zelene ter med 5.000 in 10.000 elektronvolti v modrem. Oblak žari in se giblje zaradi močnega magnetnega polja magnetarja, ki je približno v središču meglice. Foto: ESA/XMM-Newton/Younes et al. 2016
J1834.9-0846, magnetar
Še oznake za lažjo predstavo. Meglica je občrtana z rumeno, z rdečim križem pa je označena lokacija magnetarja. Celoten oblak je velik 15 svetlobnih let. Foto: ESA/XMM-Newton/Younes et al. 2016
Nevtronska zvezda
Ponazoritev velikosti nevtronske zvezde ob newyorškem Manhattnu. V takšni krogli je nagnetene mase za nekaj Sonc oziroma za dober milijon Zemelj. Foto: Nasa/Goddard

Ne vemo, kako je J1834.9 uspelo ustvariti in vzdrževati vetrovno meglico, saj smo ta pojav do zdaj našli zgolj pri mladih pulzarjih. Če gre za podoben proces, potem okoli deset odstotkov energije, ki je magnetar izgubi z vrtenjem, razsvetljuje meglico, kar je izjemna učinkovitost za takšen sistem.

George Younes, vodja raziskave
Rakova meglica
Tudi v središču Rakove meglice je primer vetrovne meglice, poganja pa jo pulzar. Foto: NASA, ESA and A. Loll/J. Hester
Magnetar SGR 0418
Primer dejanskega posnetka magnetarja. SGR 0418 je na sredini fotografije teleskopa Chandra. Foto: NASA/CXC/CSIC-IEEC/N.Rea et al;
Pulzar Kes 75
Neposreden posnetek pulzarja Kes 75 (v modrem), ki ga je naredila Nasina opazovalnica Chandra. Okoliški oblaki so ostanki supernove. Foto: NASA/CXC/M. Gonzalez/F. Gavriil/P. Slane


Nevtronske zvezde so najgostejši objekti vesolja, ki jih še lahko vidimo. Primerjamo jih lahko z nagrobnimi kamni večjih zvezd, saj so ostanki njih "smrti", zdriznjena jedra umrlih zvezd.
Zvezde v svoji aktivni eri v nedrjih pod silnim pritiskom in temperaturo zlivajo lažje atome v težje, denimo vodik v helij, in če so masivnejše, tudi kaj težjega po periodnem sistemu. Pri tem se sprošča ogromno energije, ki med drugim greje nas na Zemlji. Energija sili navzven iz zvezde in preprečuje, da bi se pod lastno težnostjo sesedla. Ko pa "goriva" začne zmanjkovati, težnost zmaga. Zvezda eksplodira kot supernova. Zunanje plasti odnese daleč stran, jedro zvezde pa se sesede in skrči.

Skrajnost, ki melje atome
Sesedanje je izjemno silno - tako močno, da "lomi" atome. Ti so sestavljeni iz treh gradnikov: protonov in nevtronov v jedru ter elektronov, ki krožijo nekje okoli. Skupaj jih držijo sile, ki so po svoji naravi neprimerljivo močnejše od gravitacije. Toda pri sesedanju jedra zvezde postane masa tako gosta, da začne težnost prevladovati tudi nad njimi. Z atomov "oddrobi" elektrone, ti pa podivjano švigajo naokoli, se zaletavajo v protone in jih s tem spreminjajo v nevtrone. Jedro hitro postane dokaj (a ne popolnoma) homogena gmota nevtronov, ki se gnetejo na dober ducat kilometrov široki krogli. Takšni torej, ki bi lepo prekrila ljubljansko občino ali pa newyorški Manhattan.

Tako nastane nevtronska zvezda, pravzaprav velika gmota zgoščenih atomskih jeder in prizorišče skrajnosti. V slabih dvajsetih kilometrih je zgoščene snovi za nekaj Sonc in ena sama žlica te zvezde bi bila primerljiva z maso skorajda tisoč egipčanskih piramid. Težnost na njej bi bila takšna, da če bi človeško telo "spustili" z enega metra od njenega površja, bi vanj treščilo s hitrostjo nekaj milijonov kilometrov na uro. Mesto trka pa ne bi bilo videti kot tipično prizorišče zločina s krvavimi madeži in kostmi, saj bi sila ob dotiku, kot rečeno, raztreščila še atome in meso hitro homogenizirala s preostalo snovjo. Težnost je tolikšna, da skoraj popolnoma zgladi površino zvezde; največje "gore" so kvečjemu lahko visoke kak milimeter.
Masiven kuhinjski stepalnik
V domači Galaksiji nevtronskih zvezd ni veliko, vsaj ne človeštvu znanih. Niso prav posebej svetle, zato so jih do zdaj odkrili le okoli 2.600. Večinoma so znane kot pulzarji. Nevtronske zvezde se zelo hitro vrtijo okoli svoje osi, primerljivo s kuhinjskim stepalnikom. Najhitrejši potrjeni primerek, PSR J1748-2446ad, se v sekundi zavrti 716-krat. Pri vrtenju iz različnih razlogov oddajajo močne, a ozko usmerjene elektromagnetne signale, in če ti naletijo na Zemljo, jih astronomi zaznajo kot periodične pulze - od tod ime.

Ob vrtenju nastaja močno magnetno polje - zelo močno: do nekaj desetbilijonkrat močnejše od tistega, ki ga ustvarja Zemlja.
Obstaja pa še posebna vrsta nevtronskih zvezd, kjer te številke še poskočijo. To so magnetarji, zelo redek pojav. Od 2.600 znanih nevtronskih zvezd je tako le 29 oklicanih za magnetarje. Zdaj so znanstveniki ameriške vesoljske agencije našli še en primerek magnetarja z edinstvenim spremljevalcem: ogromnim oblakom, ki se vrtinčni pod vplivom magnetizma. Raziskava je objavljena v znanstveni publikaciji The Astrophysical Journal.

Prvi magnetar z vetrovno meglico
Sam magnetar Swift J1834.9-0846 so sicer odkrili že leta 2011 s pomočjo vesoljskega observatorija Swift. Takrat so zaznali kratek izbruh rentgenskih žarkov, ki je pritegnil pozornost, pišejo na Nasi. Posumili so, da je povezan z ostankom supernove, ki je okoli 13.000 svetlobnih let stran v ozvezdju Ščita. Območje so nato še večkrat preverili z Esinim teleskopom XMM-Newton. Potrdili so, da je J1834.9 edini magnetar z ogromnim, vetrovnim oblakom okoli sebe. Ta vetrovna meglica je velika kar 15 svetlobnih let oziroma 141 bilijonov kilometrov.
"Ne vemo, kako je J1834.9 uspelo ustvariti in vzdrževati vetrovno meglico, saj smo ta pojav do zdaj našli zgolj pri mladih pulzarjih. Če gre za podoben proces, potem okoli deset odstotkov energije, ki jo magnetar izgubi z vrtenjem, razsvetljuje meglico, kar je izjemna učinkovitost za takšen sistem," je komentiral vodja raziskave George Younes. Na univerzi se sprašujejo, ali je to dejansko edini magnetar s takšnim spremljevalcem. Če bodo našli odgovor na to vprašanje, bodo morda tudi ugotovili, kaj privede do nastanka magnetarja in kaj do običajnega pulzarja.

Meglice okoli pulzarjev
Najbolj znana vetrovna meglica okoli pulzarja je v osrčju Rakove meglice (na fotografiji desno) 6.500 svetlobnih let stran. Njen pulzar je star manj kot tisoč let in se hitro vrti, pri čemer ustvarja magnetno polje, ki okoliškim elektronom in drugim delcem podeli visoko energijo. S tem jih močno pospeši in ustvari veter. A po mnenju Alice Harding je za nastanek vetrovne meglice potrebno še kaj več kot le tok visokoenergijskih delcev. Potrebna je še neka struktura, ki veter omeji na področje v okolici izvora, sicer bi delci enostavno in hitro pobegnili v vesolje. Sama meni, da za to poskrbi zunanja lupina supernove, ki se sicer počasi širi navzven. Ko se dovolj oddalji in s tem razprši, ne more več zadrževati vetra za seboj, zato se ta razpiha in meglica odbledi. To po besedah Hardingove logično pojasni, zakaj vetrnih meglic ni najti okoli starejših pulzarjev.

Kaj pa je razlika med pulzarjem in magnetarjem? Pulzar svojo rotacijsko energijo pretvarja v elektromagnetno valovanje, torej svetlobo, in v pospešek okoliškega vetra. Magnetar po drugi strani energijo vlaga v svoje ultramočno magnetno polje, ki je še za nekaj tisočkrat močnejše od pulzarjevega. Magnetno polje lahko sicer nekaj energije odda v obliki hipnih izbruhov rentgenske in gama svetlobe. Magnetarji torej načeloma ne ustvarjajo stalnega vetra okoli sebe, temveč kvečjemu krajše viharje. Meglica okoli J1834.9 tako po besedah člana raziskovalne skupine, Jonathana Granota, vsebuje skoraj celotno zgodovino energijskega odtoka magnetarja, saj je le malo energije odteklo.

Najmočnejši magneti vesolja
Še vedno ni zanesljivo znano, kako nevtronske zvezde sploh ustvarijo svoje magnetno polje. Navsezadnje so nevtroni po definiciji električno nevtralni. Še manj je znano, kako magnetarji, ki se od običajnih nevtronskih zvezd počasneje vrtijo, svoje magnetno polje še za nekaj tisočkrat okrepijo. Strokovne špekulacije kažejo v smeri, da v teh zvezdah še vedno obstaja dovoljšna količina nabitih protonov in da vrtenje pač ustvari dovolj močan učinek dinama.
Vsekakor bi nevtronska zvezda, če bi jo postavili okoli tisoč kilometrov stran od Zemlje, nemudoma pobila vse življenje na njej zgolj z magnetizmom, navajajo na Univerzi Georgea Washingtona. Zemljino magnetno polje ima približno 0,0001 tesle (enota za gostoto magnetnega polja), najmočnejše, kar so ga sposobni ljudje ustvariti, pa znaša manj kot 50 tesel. Nevtronska zvezda ima navadno magnetno polje z nekaj desetimi milijoni tesel gostote, pri magnetarjih pa desetine milijard tesel.

Na poti k črni luknji
Nevtronskim zvezdam so podobne bele pritlikavke, le da so te večinoma iz elektronov. So nekoliko manj goste, saj so po velikosti navadno podobne Zemlji. Če pa bi nevtronski zvezdi dodali še za nekaj Sonc mase, bi ubežna hitrost njeni težnosti postala večja od hitrosti svetlobe, s čimer bi se spremenila v pravo črno luknjo.

Video: Primer energijskega izbruha magnetarja (2006, Swift). Znanstveniki domnevajo, da je za ta izbruh kriv potres znotraj zvezde.












Ne vemo, kako je J1834.9 uspelo ustvariti in vzdrževati vetrovno meglico, saj smo ta pojav do zdaj našli zgolj pri mladih pulzarjih. Če gre za podoben proces, potem okoli deset odstotkov energije, ki je magnetar izgubi z vrtenjem, razsvetljuje meglico, kar je izjemna učinkovitost za takšen sistem.

George Younes, vodja raziskave