Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι βρήκαν μια σπάνια, τεράστια έκλαμψη που προερχόταν από ένα εξαιρετικά μαγνητικό νεκρό αστέρι, ή μαγνήταρ, και ήταν αρκετά φωτεινή για να φωτίσει έναν ολόκληρο γαλαξία. Εάν αληθεύει, η ανακάλυψη θα ήταν η πρώτη φορά που φαίνονται ακτίνες γάμμα από ένα “πρόσφατα νεκρό” αστέρι νετρονίων που εκρήγνυται έξω από τον Γαλαξία μας.
Η έκλαμψη ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από το Integral Science Data Center στη Γενεύη με τη μορφή μιας σύντομης έκρηξης ακτίνων γάμμα υψηλής ενέργειας που διαρκεί μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Το Integral έστειλε μια ειδοποίηση στους αστρονόμους, οι οποίοι εντόπισαν μόλις 13 δευτερόλεπτα μετά την έκρηξη ότι αυτές οι ακτίνες γάμμα φαινόταν να προέρχονται από τον φωτεινό γαλαξία Messier 82 (M82), που ονομάζεται επίσης «Γαλαξίας πούρων» λόγω του επιμήκους σχήματός του. Ο Γαλαξίας Πούρων βρίσκεται περίπου 12 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Ωστόσο, όλα αυτά παρουσίασαν στους αστρονόμους ένα παζλ που έπρεπε να λυθεί. Ήταν αυτή μια αρκετά συνηθισμένη έκρηξη ακτίνων γάμμα που παρατήρησαν σε αυτόν τον γαλαξία, ο οποίος βιώνει επίσης έντονο σχηματισμό άστρων ή ήταν σίγουρα μια σπάνια έκρηξη από έναν ισχυρά μαγνητικό μαγνήτη;
Σχετίζεται με: Ένα από τα πιο «εξαιρετικά» νεκρά αστέρια στο σύμπαν μόλις επανήλθε απροσδόκητα στη ζωή
«Αναγνωρίσαμε αμέσως ότι αυτή ήταν μια ειδική προειδοποίηση», δήλωσε ο Sandro Mereghetti, επικεφαλής ερευνητής και επιστήμονας στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής (INAF-IASF). «Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα προέρχονται από πολύ μακριά και από όλο τον ουρανό, αλλά αυτή η έκρηξη προήλθε από έναν φωτεινό κοντινό γαλαξία».
Για να μελετήσουν την έκρηξη των ακτίνων γάμμα, ο Mereghetti και οι συνεργάτες του διεξήγαγαν γρήγορα παρατηρήσεις παρακολούθησης της πηγής έκρηξης χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εάν αυτή η έκρηξη ακτίνων γάμμα ήταν μια σύντομη έκρηξη ακτίνων γάμμα που προέκυψε ως αποτέλεσμα ενός ογκώδους γεγονότος όπως η σύγκρουση και η συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων, θα έπρεπε επίσης να συμβεί μια συσχετισμένη μεταγενέστερη λάμψη στις ακτίνες Χ και το ορατό φως. Αυτό το γεγονός θα είχε επίσης προκαλέσει τον χωροχρόνο να «κουδουνίσει» με κύματα που ονομάζονται «βαρυτικά κύματα».
«Οι παρατηρήσεις XMM-Newton έδειξαν μόνο το ζεστό αέριο και τα αστέρια στον γαλαξία», δήλωσε το μέλος της ομάδας και ερευνήτρια του INAF Michela Rigoselli. «Αν αυτή η έκρηξη ήταν μια σύντομη έκρηξη ακτίνων γάμμα, θα βλέπαμε μια πηγή ακτίνων Χ που εξασθενίζει να προέρχεται από τη θέση της, αλλά αυτή η μεταγενέστερη λάμψη δεν ήταν παρούσα».
Ο ρόλος του Integral που επέτρεψε στους ερευνητές να μελετήσουν γρήγορα αυτήν την έκρηξη ακτίνων γάμμα ήταν – συγγνώμη εκ των προτέρων – Αναπόσπαστο για τον προσδιορισμό της πραγματικής προέλευσής του και τον εντοπισμό του σε μια έκρηξη μαγνητάρι στο M82.
«Όταν αποκαλύπτονται απροσδόκητες παρατηρήσεις όπως αυτές, το Integral και το XMM-Newton μπορούν να είναι ευέλικτα στα χρονοδιαγράμματα τους, κάτι που είναι κρίσιμο για κρίσιμες για το χρόνο ανακαλύψεις», εξήγησε στη δήλωση ο επιστήμονας του έργου Integral Jan-Uwe Ness. «Σε αυτή την περίπτωση, αν οι παρατηρήσεις είχαν γίνει έστω και μια μέρα αργότερα, δεν θα είχαμε τόσο ισχυρές ενδείξεις ότι στην πραγματικότητα επρόκειτο για έκρηξη μαγνήτη και όχι ακτίνων γάμμα».
Ένας νεκρός και φλεγόμενος μαγνήτης
Οι μαγνήτες είναι ένας τύπος αστέρα νετρονίων που χαρακτηρίζεται από τα απίστευτα ισχυρά μαγνητικά τους πεδία. Όπως όλα τα αστέρια νετρονίων, τα μαγνητάρια σχηματίζονται όταν ένα αστέρι με μάζα τουλάχιστον οκτώ φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο καταναλώνει το καύσιμο που χρειάζεται για την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του. Αυτό τερματίζει την εξωτερική δύναμη που σχετίζεται με την πίεση ακτινοβολίας που έχει κρατήσει αυτά τα αστέρια από την κατάρρευση υπό την επίδραση της δικής τους βαρύτητας για εκατομμύρια, μερικές φορές ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια.
Όταν αφαιρεθεί αυτή η προστασία, ο πυρήνας αυτού του ετοιμοθάνατου άστρου καταρρέει ενώ τα εξωτερικά στρώματα, που αποτελούν την πλειοψηφία της μάζας του άστρου, εκτοξεύονται σε μια έκρηξη σουπερνόβα. Το αποτέλεσμα είναι ένας νεκρός πυρήνας αστεριού με μάζα μεταξύ μίας και δύο φορές τη μάζα του Ήλιου, στριμωγμένος σε πλάτος που δεν υπερβαίνει τα 12 μίλια (20 χιλιόμετρα).
Αυτή η ταχεία κατάρρευση προκαλεί τα αστέρια νετρονίων να αποτελούνται από την πιο πυκνή γνωστή ύλη στο σύμπαν, μια κουταλιά της σούπας της οποίας θα ζύγιζε 1 δισεκατομμύριο τόνους εάν μεταφερόταν στη Γη. Υπάρχουν δύο άλλες ακραίες συνέπειες αυτής της κατάρρευσης.
Ακριβώς όπως ένας πατινέρ στη Γη εκμεταλλεύεται τη διατήρηση της γωνιακής ορμής ανασύροντας τα χέρια του για να αυξήσει την ταχύτητα περιστροφής του, η ταχεία ακτινική μείωση ενός ετοιμοθάνατου αστρικού πυρήνα αναγκάζει ένα νεογέννητο αστέρι νετρονίων να περιστρέφεται με απίστευτες ταχύτητες. Μερικά νεαρά αστέρια νετρονίων έχει βρεθεί ότι περιστρέφονται έως και 700 φορές το δευτερόλεπτο.
Η κατάρρευση προκαλεί επίσης τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου του πυρήνα του αστεριού να πλησιάσουν μεταξύ τους. Όσο πιο κοντά είναι οι γραμμές πεδίου μεταξύ τους, τόσο ισχυρότερο είναι ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένα αστέρια νετρονίων έχουν τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία σε ολόκληρο τον κόσμο. Τόσο η ταχύτητα περιστροφής όσο και ο έντονος μαγνητισμός των άστρων νετρονίων μειώνονται καθώς αυτά τα αστρικά υπολείμματα γερνούν.
«Μερικά νεαρά αστέρια νετρονίων έχουν ιδιαίτερα ισχυρά μαγνητικά πεδία, πάνω από 10.000 φορές ισχυρότερα από τα τυπικά αστέρια νετρονίων. Αυτά ονομάζονται μαγνητάρια. «Απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή εκρήξεων και περιστασιακά αυτές οι εκρήξεις είναι γιγαντιαίες», δήλωσε η Άσλεϊ Κράιμς, Ερευνητής της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος.
Πιστεύεται ότι οι «αστεροσεισμοί» στην επιφάνεια αυτών των εξαιρετικά μαγνητικών νεαρών άστρων νετρονίων διαταράσσουν τα έντονα μαγνητικά τους πεδία. Οι εκλάμψεις Magnetar είναι τόσο γιγάντιες όσο και εξαιρετικά σπάνιες.
Στα 50 χρόνια που η ανθρωπότητα παρατηρεί το σύμπαν με ακτίνες γάμμα, είχε παρατηρήσει προηγουμένως μόνο τρεις εκλάμψεις. Αυτά βρέθηκαν το 1979, το 1998 και το 2004 και όλα προήλθαν από μαγνητάρια στον Γαλαξία μας.
Ωστόσο, είναι ίσως τυχερό που τα μαγνητάρια εκλάμψεων είναι σπάνια. Το παράδειγμα που παρατηρήθηκε τον Δεκέμβριο του 2004, που προκλήθηκε από έναν μαγνήτη 30.000 έτη φωτός από τη Γη, ήταν τόσο ισχυρό που στην πραγματικότητα επηρέασε την ανώτερη ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Το φαινόμενο ήταν παρόμοιο με τις ηλιακές εκλάμψεις, αλλά ο ήλιος έχει μέγεθος 1,9 δισεκατομμύριο Φορές πιο κοντά στη Γη από το μαγνητάρι πίσω από την έκρηξη ακτίνων γάμμα του 2004 Αφήστε το να βυθιστεί.
Η ανακάλυψη του Integral αντιπροσωπεύει την πρώτη φορά που μια μαγνητική έκλαμψη έχει δει έξω από τον Γαλαξία. Ωστόσο, η ομάδα πιστεύει ότι μερικές από τις άλλες σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα που παρατηρήθηκαν στο Integral ήταν επίσης εκρήξεις από εξωγαλαξιακούς μαγνήτες.
“Ωστόσο, εκρήξεις τόσο μικρής διάρκειας μπορούν να ανιχνευθούν μόνο τυχαία εάν ένα παρατηρητήριο δείχνει ήδη τη σωστή κατεύθυνση”, δήλωσε ο Jan-Uwe. «Αυτό είναι που κάνει το Integral, με το μεγάλο οπτικό του πεδίο, πάνω από 3.000 φορές μεγαλύτερο από την περιοχή του ουρανού που καλύπτεται από τη Σελήνη, τόσο σημαντικό για αυτές τις ανακαλύψεις».
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Μια νέα προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κοιτάξουν στο εσωτερικό ενός αστέρα νετρονίων
– Οι «διαταραχές» από νεκρά αστέρια θα μπορούσαν να αποκαλύψουν την προέλευση των γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων
– Το βαρύτερο άστρο νετρονίων που παρατήρησε ποτέ τα δάκρυα του συντρόφου του
Η θέση του magnetar στο M82 είναι σημαντική επειδή αυτός ο φωτεινός γαλαξίας φιλοξενεί μια έντονη έκρηξη σχηματισμού άστρων. Αυτό επιβεβαιώνει ότι σε τέτοιες περιοχές εκρήξεως αστεριών, τα τεράστια αστέρια «ζουν γρήγορα και πεθαίνουν νέοι», αφήνοντας τα νεαρά αστέρια νετρονίων ως τυρβώδεις, ταχέως περιστρεφόμενους μαγνήτες.
Η ομάδα θα αναζητήσει τώρα περισσότερα μαγνητάρια σε γαλαξίες με εκρήξεις αστεριών για να κατανοήσει καλύτερα τη ζωή και τον θάνατο μεγάλων αστεριών σε αυτές τις περιοχές και να κατανοήσει καλύτερα πώς εξελίσσονται τα αστέρια νετρονίων με την πάροδο του χρόνου.
«Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει την αναζήτησή μας για άλλους εξωγαλαξιακούς μαγνήτες», είπε ο Chrimes. «Αν μπορέσουμε να βρούμε πολλά περισσότερα, μπορούμε να αρχίσουμε να καταλαβαίνουμε πόσο συχνά συμβαίνουν αυτά τα ξεσπάσματα και πώς αυτά τα αστέρια χάνουν ενέργεια καθώς το κάνουν».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε την Τετάρτη (24 Απριλίου) στο περιοδικό Nature.