„Kosmiczny noworodek” ma 240 lat. To nieodległa gwiazda neutronowa

Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters podaje, że po raz pierwszy nowy obiekt dostrzeżono 12 marca. Obserwatorzy z Neil Gehrels Swift Observatory NASA zauważyli, że gwiazda uwolniła potężną serię promieni rentgenowskich. Dalsze badania przeprowadzone przez obserwatorium XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej i teleskop NuSTAR NASA, pozwoliły rozpoznać więcej cech fizycznych gwiazdy. W tym tych niezbędnych do oszacowania jej wieku.

Gwiazda neutronowa to niesamowicie gęsty samorodek materiału gwiezdnego, który pozostał po tym, jak masywna gwiazda przechodzi w supernową i wybucha. W rzeczywistości są to jedne z najbardziej gęstych obiektów we wszechświecie (ustępują tylko czarnym dziurom): łyżeczka materiału gwiazdy neutronowej ważyłaby 4 miliardy ton na Ziemi – czytamy na stronie NASA.

Gwiazda Swift J1818.0-1607 kondensuje dwukrotność masy naszego Słońca w objętości ponad trylion razy mniejszej.

Dzięki polu magnetycznemu do 1000 razy silniejszemu niż typowa gwiazda neutronowa – i około 100 milionów razy silniejszemu niż najsilniejszy magnes wytwarzany przez ludzi – Swift J1818.0-1607 należy do specjalnej klasy obiektów zwanych magnetarami. I jest najmłodszym odkrytym dotychczas magnetarem.

Jeśli wiek gwiazdy zostanie potwierdzony, oznacza to, że światło z gwiezdnej eksplozji, w której Swift się narodziła, dotarło do Ziemi w czasie, gdy George Washington został pierwszym prezydentem Stanów Zjednoczonych.

– Ten obiekt pokazuje nam wcześniejszy okres w życiu magnetara, niż kiedykolwiek przedtem. Bardzo krótko po jego powstaniu – powiedziała Nanda Rea, badaczka z Institute of Space Sciences w Barcelonie i główny badacz kampanii obserwacyjnych XMM Newton i NuSTAR.

Małe i potężne

Chociaż istnieje ponad 3000 znanych gwiazd neutronowych, naukowcy zidentyfikowali tylko 31 potwierdzonych magnetarów – w tym ten najnowszy. Ich właściwości fizycznych nie można odtworzyć na Ziemi.

– Może jeśli zrozumiemy historię formowania się tych obiektów, zrozumiemy, dlaczego istnieje tak ogromna różnica między liczbą znalezionych magnetarów a całkowitą liczbą znanych gwiazd neutronowych – powiedziała Rea.

Swift J1818.0-1607 znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca i jest położona stosunkowo blisko Ziemi – w odległości około 16 000 lat świetlnych. Ponieważ światło potrzebuje czasu na przebycie tych kosmicznych odległości, widzimy światło, które gwiazda neutronowa emitowała około 16 000 lat temu, gdy miała około 240 lat.

Wiele modeli naukowych sugeruje, że właściwości fizyczne i zachowanie magnetarów zmieniają się wraz z wiekiem i że magnetary mogą być najbardziej aktywne, gdy są młodsze. Zatem znalezienie młodszej gwiazdy pomoże udoskonalić znane modele.

Chociaż gwiazdy neutronowe mają tylko od 15 do 30 kilometrów średnicy, mogą emitować ogromne rozbłyski światła, porównywalne z tymi emitowanymi przez znacznie większe obiekty. Magnetary zostały powiązane szczególnie z potężnymi erupcjami – na tyle jasnymi, że można je zobaczyć we wszechświecie. Biorąc pod uwagę ekstremalne właściwości fizyczne magnetarów, naukowcy sądzą, że istnieje wiele sposobów generowania tak ogromnych ilości energii.

Kosmiczny wybuch

Misja Swift zauważyła Swift J1818.0-1607, gdy zaczął się wybuch. W tej fazie jego promieniowanie rentgenowskie stało się co najmniej 10 razy jaśniejsze niż normalnie. Zdarzenia wybuchowe różnią się swoją specyfiką, ale zwykle zaczynają się od nagłego wzrostu jasności w ciągu dni lub tygodni, po którym następuje stopniowy spadek w ciągu miesięcy lub lat, kiedy magnetar wraca do swojej normalnej jasności.

Oprócz promieni rentgenowskich, znane są magnetary, które uwalniają wielkie rozbłyski promieniowania gamma, formy energii o najwyższej energii we wszechświecie. Mogą także emitować równomierne wiązki fal radiowych, najniższej energii we wszechświecie.

– Niesamowite w magnetarach jest to, że są dość zróżnicowani jako populacja. Za każdym razem, gdy znajdujemy tego typu obiekt, opowiada inną historię. Są bardzo dziwne i bardzo rzadkie i nie sądzę, abyśmy znali pełen zakres ich możliwości – mówi Victoria Kaspi, dyrektor McGill Space Institute na McGill University w Montrealu i były członek zespołu NuSTAR.

Nowe badanie było prowadzone przez Paolo Esposito ze School for Advanced Studies (IUSS) w Pawii we Włoszech.

Katarzyna Grzelak