Cho ich promie wynosi kilkanacie kilometrw, ich masy dorwnuj masie Soca lub nawet

dwch Soc. S niewidzialne optycznie, ale maj najsilniejsze pole magnetyczne we

Wszechwiecie. Magnetary.

PRZEMEK BERG

Magnetar SGR 0418+5729 zachowuje si podobnie jak Stonce. Lokalnie tworzy si na jego powierzchni arkada ptli, magnetycznych. To pierwszy magnetar, na ktrym odkryto rnorodnoci w polu magnetycznym.

AGNETAR, czyli szczeglny typ gwiazdy neutronowej - charakteryzujcy si nieprawdopodobnie silnym polem magnetycznym - to twr stosunkowo nowy w tym sensie, e jeszcze trzydzieci kil

ka lat temu nie wiedzielimy o jego istnieniu. W kocu jednak si ujawni, i to w sposb do niezwyky. Ma- gnetary to kosmiczne osobliwoci - niemal tak dziwne i tajemnicze jak czarne dziury lub rozbyski gamma. Zwykle emituj do regularne pulsy promieniowania, ale s te takie, ktre nagle generuj niezwykle silne rozbyski. Takich odkryto tylko trzy, lecz dzisiaj jest to ju klasa wydzielonych obiektw kosmicznych.

A zaczo si od wielkiego wydarzenia.

MARCH FIFTH EVENTPitego marca 1979 r. o godzinie 10:51 czasu wschodniego (EST) dwa radzieckie satelity - Venera 11 i 12, znajdujce si w pobliu Wenus, odebray nagy i bardzo silny impuls promieniowania gamma. W uamku sekundy czujniki tego promieniowania zostay wysyco- ne, tzn. osigny najwysze moliwe strumienie, poniewa jego natenie przekroczyo norm 200 tys. razy. Kilkanacie sekund pniej amerykaski satelita Helios 2, orbitujcy wok Soca, odebra podobne uderzenie potn dawk promieni gamma. Potem to samo stao si z satelit Pioneer Venus Orbiter, a wreszcie impuls dotar do Ziemi i zaalarmowa detektory satelitw Vela, przeznaczonych do wykrywania nielegalnych prb jdrowych, o ktre Amerykanie podejrzewali wwczas Zwizek Radziecki.

Nigdy wczeniej nie wykryto tak silnego promieniowania gamma pochodzcego spoza Ukadu Sonecznego. Ten przewysza intensywnoci dotychczas wykrywane 100 tys. razy.Rozbysk, cho trwa 0,2 s, mia energi porwnywaln z t, jak Soce emituje przez 10 tys. lat. Uczeni nie mogli wyj ze zdziwienia. Nikt nie by w stanie wyjani, gdzie i w jaki sposb tak silne promieniowanie powstao. Wiadomo byo tylko, e musia je wygenerowa jaki nieznany dotd obiekt. Poniewa rozbysk zosta dokadnie zarejestrowany przez kilka niezalenych satelitw, do atwo udao si obliczy, skd nadszed. Powsta w pozostaoci po wybuchu gwiazdy supernowej w Wielkim Oboku Magellana. To wydarzenie z 1979 r. przeszo do historii astronomii pod nazw March Fifth Event.

Rozbysk promieniowania rentgenowskiego magnetara CXOU J164710 zarejestrowany przez satelit XMM-Newton

20 wrzenia 2006

Z czasem badacze nieba powzili podejrzenie, e rozbysk energii pod postaci tak silnego promieniowania gamma moga wygenerowa gwiazda neutronowa znajdujca si w pozostaoci po supernowej. Gwiazd t oznaczono symbolem SGR1806-20 (SGR to skrt angielskiego soft gamma repeaters, czyli powtarzalne rdo mikkich promieni gamma). Potem pojawio si wicej takich spektakularnych wydarze. W 1998 r. kolejny, podobnie intensywny rozbysk dotar do nas z odlegoci 20 tys. lat wietlnych, a wic ju z naszej Galaktyki, ze rda lecego w konstelacji Ora. By tak silny, e zagrozi amerykaskiej sondzie kosmicznej Near Shoemaker i zaburzy prac instrumentw badawczych na prbnikach BeppoSAX oraz WIND. Zaburzy te ziemsk jonosfer. Take w tym wypadku rozbysk wygenerowaa gwiazda neutronowa, ktr oznaczono symbolem SGR 1900+14. W grudniu 2004 r. z odkrytego w 1979 r. rda SGR 1806-20 dotar kolejny rozbysk, ktry w zakresie fal gamma by janiejszy ni Ksiyc w peni i te wywar wyrany wpyw na ziemsk jonosfer. Ostatni tak silny rozbysk zarejestrowano w sierpniu 2008 r. z kolejnego rda.

NEUTRONOWY MAGNESPocztkowo wyjanienie natury tych obiektw nastrczao uczonym wiele problemw. Skoro gwiazda neutronowa moga wyzwoli tak gigantyczn emisj fal gamma, musiaa wydziela ogromne promieniowanie, znacznie przewyszajce jej grawitacj. Gdyby tak si dziao, gwiazda powinna pod wpywem tego promieniowania ulec rozwianiu. W 1990 r. wielki polski astrofizyk, prof. Bohdan Paczyski, zasugerowa, e gwiazdy te rzeczywicie emituj potne promieniowanie, jednak nie ulegaj przez to rozproszeniu, poniewa scala je i utrzymuje w ryzach bardzo silne pole magnetyczne. Istotnie, wkrtce obliczono, e SGR-y charakteryzuj si najsilniejszym we Wszechwiecie polem magnetycznym rwnym 1014 lub nawet 1015 Gs (Gausw). Dla porwnania - pole magnetyczne Ziemi to 1 Gs, a Soca to kilka Gs.

Niedugo potem, w 1992 r., dwaj astrofizycy z Princeton University - Robert Duncan i Christopher Thompson - opracowali pierwszy model obdarzonej rekordowym polem magnetycznym gwiazdy neutronowej. Wtedy te nadano takim obiektom miano magnetarw. Magnetary to rzadkie gwiazdy neutronowe - obecnie znamy 21 takich obiektw, z czego

16 wrzenia 2006

Czym si rni rozbysk gamma (GRB) od rozbysku magnetara?Pytanie to jest istotne o tyle, e we wrzeniu 2008 r. teleskopy ESO doniosy o identyfikacji magnetara (SWIFT J195509+261406), ktry wczeniej byt uznawany za tzw. rozbysk gamma. Rozbyski gamma, czyli GRB (gamma ray burst), dziel si na dwie kategorie - dugie i krtkie. Te pierwsze trwaj od dwch do kilku sekund, a nawet duej (kilka godzin), i zostay wykryte w kocu lat 60. XX w. To najbardziej energetyczne zdarzenia Wszechwiata. Pocztkowo uwaano, e promieniowanie jest wynikiem tajnych, nielegalnych eksplozji jdrowych, ktrych dokonuj Rosjanie. Wkrtce jednak prof. Bohdan Paczyski zdoa ustali, e pochodzi spoza Ukadu Sonecznego, a nawet spoza naszej Galaktyki. GRB s najprawdopodobniej skutkiem wybuchw bardzo duych supernowych, zwanych niekiedy hipernowymi. Z kolei byski krtkie (poniej 2 s) pochodz wanie od magnetarw. Istnieje te pogld, e byski krtkie mog towarzyszy zlewaniu si zwartych obiektw funkcjonujcych w ukadach podwjnych, a wic dwch gwiazd neutronowych lub gwiazdy neutronowej i czarnej dziury.

mu wzmocnieniu. Zjawisko to trwa sekund i zanika; wtedy jednak powstaje magnetar. Natomiast zwyky pulsar w chwili formowania si, i potem, zawsze rotuje jako ciao sztywne. To jedno wytumaczenie. Drugie bazuje na fakcie, e magnetary zawsze odnajdywane s nie w centrum pozostaoci po wybuchu supernowej, tylko znacznie dalej od niego. Oznacza to, e poruszaj si szybko, mniej wicej 1000 km/s, czyli istotnie szybciej od odnajdywanych bliej centrum pozostaoci wybuchu pulsarw radiowych. Prdko pulsarw radiowych to okoo 200 km/s. To wynika z niesyme- trycznoci wybuchu supernowej - w niektrych kierunkach wybuch ten jest bardziej intensywny i nadaje powstaej gwiedzie neutronowej wiksz szybko.

tylko trzy wymienione wczeniej generoway rozbyski. Pozostae za przejawiaj nieco mniejsz aktywno pod postaci do regularnych, cho ju znacznie sabszych pulsw. Magnetary rni si od pozostaych pulsarw (czyli take neutronowych gwiazd emitujcych gwnie promieniowanie radiowe) przede wszystkim znacznie wolniejsz rotacj. Ich okres obrotu waha si od 2 do 12 s, podczas gdy typowe pul- sary radiowe maj okres obrotu od milisekundy do okoo kilku sekund. Magnetary nie emituj promieniowania radiowego. I wyranie wiksza jest dla nich pochodna okresu, czyli tempo zmian okresu, a wic spowolnienie - wywoane wanie hamujcym oddziaywaniem ich niezwykle silnych pl magnetycznych. Pola te w typowych pulsarach s znacznie sabsze i nigdy nie przekraczaj wartoci 1013 Gs.

JAK POWSTAJE MONSTRUM?Podstawow kwesti, ktr naukowcy musieli rozstrzygn, bya geneza magnetarw. Dlaczego w wyniku wybuchu supernowej - o masie wyjciowej wahajcej si w granicach od 8 do 20 mas Soca- zwykle powstaj typowe gwiazdy neutronowe (radiowe pulsary), a tylko czasami magnetar? Co o tym decyduje? Pewn wskazwk znajdujemy ju w teorii elektromagnetyzmu Maxwella - jedna z jego staych przewiduje, e jeli magnetyczny obiekt kurczy si dwukrotnie, to jego pole magnetyczne wzrasta a czterokrotnie. Jednak to nie wyjania zagadki, dlaczego powstaje magnetar, a nie zwyky pulsar.

- W tej sprawie - wyjania prof. Tomasz Bulik z Obserwatorium Astronomicznego Wydziau Fizyki UW

- nie ma pewnoci. Jedynie domylamy si, e podczas wybuchu supernowej powstajca w bardzo krtkim czasie gwiazda neutronowa zaczyna obraca si ruchem rniczkowym, co oznacza, e poszczeglne jej warstwy maj rny obrt. To powoduje, e pole magnetyczne nawija si midzy nimi i ulega ogromne

By moe ta asymetria jest zwizana z wywoaniem rotacji rniczkowej i powoduje powstanie magnetara.

OTO MAGNETAR...Magnetary maj typow wielko gwiazd neutronowych, a wic ich promie waha si w granicach 10-15 km. Jednak w tak maym obiekcie mieci si masa od 1,18 do 2 mas Soca. To najbardziej gste obiekty Wszechwiata, gstsze ni jdro atomowe. Obecnie uwaa si, e s aktywne bardzo krtko - od 10 do 100 tys. lat. Prawdopodobnie istniej duej i nadal maj tak silne magnetyczne pola, ale ju nie rozbyskuj. Staj si wygase. Wiek takich gwiazd oblicza si przez asocjacj z pozostaoci po wybuchu supernowej oraz przez porwnanie jej okresu obrotu z pochodn tego okresu, czyli spowolnieniem. To daje nam charakterystyczn skal wieku. Std wiemy, e magnetary s mode. Znalelimy ich niewiele, ale tylko dlatego, e rzadko daj o sobie zna. O ich istnieniu dowiadujemy si tylko wtedy, gdy zidentyfikujemy pulsy i rozbyski, czyli wzmoon aktywno emisji mikkich promieni gamma lub twardych promieni rentgenowskich (takie magnetary nosz nazw anomalnych pulsarw rentgenowskich, AXP).

Wydaje si jednak, e istnieje znacznie wicej magnetarw. Wskazuje na to odkrycie dokonane przez NASA i obserwatorw z McGill University. W lutym 2008 r. odnaleziono zwyky pulsar radiowy, ktry

Artystyczna wizja rozbysku promieniowania gamma magnetara SGR 1806-20. Efekt rozbysku dotar w okolice Ziemi 27 grudnia 2004 r.

zacz emitowa magnetycznie generowane byski, zupenie jak typowy magnetar. To zasugerowao badaczom nieba, e by moe magnetary wcale nie s klas obiektw bardzo rzadkich, lecz jedynie pewn faz w yciu gwiazd neutronowych. Skoro typowe gwiazdy neutronowe, czyli pulsary, yj miliony lat, by moe krtkim - trwajcym 10-100 tys. lat - epizodem w ich trwaniu jest okres magnetara.

T interpretacj potwierdzaj ostatnie doniesienia. Badacze z Mullard Space Science Laboratory przy Uni- versity College London opublikowali w poowie sierpnia tego roku wyniki bada magnetara oznaczonego symbolem SGR 0418+5729. Jest to stosunkowo agodny magnetar pulsacyjny, emitujcy promieniowanie rentgenowskie o rnym nateniu. W badanym obiekcie z kadym obrotem (co 9 s) obserwuje si jednorazowy istotny spadek intensywnoci promieniowania rentgenowskiego, ale tylko na jednym, bardzo maym obszarze jego powierzchni. Obszar ten ma rednic zaledwie kilkuset metrw. Uczeni uwaaj, e co, prawdopodobnie silna lokalna koncentracja protonw, absorbuje radiacj. Koncentracja protonw jest ograniczona do bardzo maego obszaru przez silne pole magnetyczne wydobywajce si z wntrza obiektu. To kae przypuszcza, e pola magnetyczne magnetarw s czciowo skryte wewntrz nich i nie manifestuj si w caoci. By moe wic inne gwiazdy neutronowe te maj skryte we wntrzu pola magnetyczne, ktre mog si ujawni dopiero w szczeglnych okolicznociach.

Prof. Bohdan Paczyski jako pierwszy zasugerowa, e gwiazdy neutronowe, zwane dzisiaj magneta- rami, s scalane niezwykle silnymi polami magnetycznymi.

. . . I JEGO ROZBYSKNie do koca rozwizan zagadk pozostaje te mechanizm najbardziej spektakularnych zachowa magnetarw, czyli rozbyskw promieniowania gamma, ktre po dotarciu do Ziemi mog zaburza jej jonosfer. Prof. Bulik wyjania: - W pole magnetyczne magnetara wmroona jest plazma. Gdy natenie pola magnetycznego maleje, powierzchnia gwiazdy zachowuje si podobnie, jak to si dzieje na Socu, gdy osabienie lub nawet zanik pola magnetycznego wywouje protuberancje lub koronarne wyrzuty masy. Gdy

wzrasta naprenie na powierzchni gwiazdy, skorupa magnetara musi si przearanowa i nastpuje co, co bardzo przypomina trzsienie Ziemi. Na magnetarze te wystpuje trzsienie gwiazdy neutronowej i w rezultacie uwolnienie ogromnej energii - gwnie pod postaci promieniowania rentgenowskiego i gamma. Powstaje rozbysk.

Magnetary s niezwyk rodzin cia kosmicznych. Oczywicie rni si bardzo od zwykych gwiazd, ktre czerpi ca swoj energi z przemian jdrowych zachodzcych w ich wntrzach, ale rni si te od innych gwiazd neutronowych - pulsarw - ktrym energi daje ruch obrotowy. Magnetary czerpi ca swoj energi z niewyobraalnie silnych p magnetycznych, ktre si w nich tworz.

Czy powinnimy aowa, e magnetary znajduj si tak daleko, w odlegoci tysicy lat wietlnych od nas? Raczej nie. Samo ich pole magnetyczne umiercioby organizmy ywe ju z odlegoci okoo 1000 km, poniewa znieksztacaoby chmury elektronw w atomach, z ktrych organizmy te s zbudowane. ycie w pobliu magnetara nie miaoby zatem adnych szans na przetrwanie. A gdyby magnetar wygenerowa bysk, porwnywalny z tym zarejestrowanym w 1979 lub 2004 r., nawet w odlegoci 10 lat wietlnych od Ziemi, cakowicie zniszczyby jej warstw ozonow.

Przemek Bergdziennikarz naukowy, zwizany na State z redakcj tygodnika Polityka