Εξαιρετικά μαγνητικά, ταχέως περιστρεφόμενα υπερ-πυκνά αστέρια – είναι από τα πιο αινιγματικά πλάσματα που κατοικούν στον Κόσμο και η προέλευσή τους καλύπτεται από μυστήριο.
Προέρχονται από εκρήξεις σουπερνόβα των αστεριών που πεθαίνουν ; Γεννιούνται όταν συγκρούονται αστρικά πτώματα; Ή μαγνητίζονται όταν το υλικό περιστρέφεται σε ένα αδρανές πάλσαρ , ένα ταχέως περιστρεφόμενο πυκνό αστέρι νετρονίων που παράγει φωτεινά πίδακες;
Νέα έρευνα προτείνει μια εντελώς διαφορετική διαδρομή: ένα αστρικό πτώμα που ονομάζεται λευκός νάνος συντρίβεται σε ένα αστέρι νετρονίων , προκαλώντας μια εξαιρετικά ισχυρή έκρηξη και αφήνοντας πίσω του ένα μαγνητάρ.
Το μυστήριο των FRBs
Τις τελευταίες δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει απίστευτα φωτεινές, σύντομες και παράξενες εκρήξεις ραδιοενέργειας , γνωστές ως γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις ή FRB . Μέχρι σήμερα, έχουν εντοπιστεί πάνω από 100 FRBs στον ουρανό. Ό, τι κι αν είναι, σχεδόν σίγουρα προέρχονται από έξω από τον Γαλαξία μας – διαφορετικά οι επιστήμονες θα τους είδαν να συγκεντρώνονται κατά μήκος της ζώνης του γαλαξία μας, αντί για όλο τον ουρανό.
Με μερικές αξιοσημείωτες εξαιρέσεις, τα FRB δεν επαναλαμβάνονται. Είναι ένα και ολοκληρωμένο, αντιπροσωπεύοντας μια γελοία ποσότητα ενέργειας που χύνεται στον Κόσμο σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Για να κάνουν τα πράγματα ακόμα πιο μυστηριώδη, τα FRB για τα οποία οι αστρονόμοι κατάφεραν να εντοπίσουν μια προέλευση (όχι μια εύκολη εργασία, επειδή το φαινόμενο είναι τόσο σύντομο) δεν σχετίζονται με κανένα συγκεκριμένο είδος γαλαξία ή άλλο.
Η ποικιλία των πηγών υποδηλώνει ότι διαφορετικά είδη διαδικασιών στο σύμπαν – όλες βίαιες – οδηγούν στο σχηματισμό γρήγορων ραδιοφωνικών εκρήξεων. Όποιες και αν είναι οι διαδικασίες, απαιτούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και συμβαίνουν αρκετά γρήγορα.
Οι συγχωνεύσεις μεταξύ των αστεριών είναι ένας ενδιαφέρων υποψήφιος. Όταν ένα αστέρι συντρίβεται σε άλλο, προφανώς υπάρχει πολλή ενέργεια που πετάει. Και ενώ τα αστέρια χρειάζονται αιώνες για να πλησιάσουν αρκετά, η ίδια η πράξη είναι μια σύντομη στιγμή έντονης οργής.
Αλλά η τακτική αστέρια που συγχωνεύεται απλά δεν αρκεί για να τροφοδοτήσει ένα πλήρες FRB. Για να λάβετε τις απαιτούμενες ενέργειες, πρέπει να συγχωνεύσετε περισσότερα εξωτικά αντικείμενα, όπως αστέρια νετρονίων και λευκούς νάνους. Μόνο τότε θα έχετε τις μάζες και τις πυκνότητες που απαιτούνται για να ξεκινήσετε πραγματικά ένα πάρτι.
Δημιουργία μαγνητάρ
Ένα σενάριο συγχώνευσης για τη δημιουργία δυνητικά FRB είναι η συγχώνευση ενός λευκού νάνου με ένα αστέρι νετρονίων. Τόσο τα αστέρια νετρονίων όσο και οι λευκοί νάνοι είναι εξωτικοί τύποι νεκρών υπολειμμάτων άστρων.
Ένας λευκός νάνος είναι ο υπολειπόμενος πυρήνας μεγέθους πλανήτη ενός αστεριού όπως ο ήλιος μας, ένα κομμάτι άνθρακα και οξυγόνου που κρυώνει αργά καθώς εξελίσσεται η κοσμική εποχή. Ένα αστέρι νετρονίων μοιάζει με λευκό νάνο αλλά περισσότερο: είναι ο εναπομείνας πυρήνας ενός πολύ πιο μαζικού αστεριού, που αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νετρόνια συμπιεσμένα σε μια μπάλα όχι μεγαλύτερη από μια πόλη.
Δεδομένου ότι τα αστέρια γεννιούνται συχνά σε ζευγάρια, δεν είναι τρελό να σκεφτόμαστε ότι μετά από αρκετό χρόνο, και τα δύο αστέρια σε ένα σύστημα θα μπορούσαν να πεθάνουν, αφήνοντας πίσω τους το ιδιαίτερο είδος των νεκρών πυρήνων τους – και ότι αργά, αργά, αργά, αυτά τα νεκρά κομμάτια θα μπορούσαν να περιστραφούν πιο κοντά , επιτυγχάνοντας επιτέλους ένα κρίσιμο σημείο στο οποίο η βαρυτική τους αλληλεπίδραση κατακλύζει τα πάντα, στέλνοντας τα αστρικά πτώματα να στρέφονται το ένα προς το άλλο (και την καταστροφή τους).
Ακριβώς στο τέλος της τελικής σύγκρουσης, ένα από τα δύο σενάρια θα μπορούσε να παίξει. Σε μία περίπτωση, ο λευκός νάνος μπορεί να ξεφουσκώσει, αφήνοντας τις εξωτερικές έλικες της ατμόσφαιράς του να ξεφύγουν και να διοχετεύσουν το άστρο νετρονίων . Στην άλλη, η ακραία βαρύτητα του αστεριού νετρονίων τεμαχίζει εντελώς τον λευκό νάνο και το κουρελιασμένο αστρικό πτώμα του πέφτει πάνω στο βαρύτερο, πυκνότερο αδελφό του.
Σε κάθε περίπτωση, μια τεράστια ποσότητα μαζικής μεταφοράς στον λευκό νάνο και στο αστέρι νετρονίων, και τότε ξεκινά πραγματικά η διασκέδαση, σύμφωνα με νέα έρευνα.
Ενεργοποιώντας το τέρας
Οι επιστήμονες πίσω από τη νέα έρευνα θέλουν να μάθουν αν μια συγχώνευση μεταξύ ενός λευκού νάνου και ενός αστέρα νετρονίων θα μπορούσε να είναι σωστή για να προκαλέσει την κλιμάκωση ενός ακραίου μαγνητικού πεδίου . Αρχικά, το υλικό φουσκώματος (είτε απογυμνωμένο από τον άσπρο νάνο είτε φτιαγμένο από τον ίδιο τον σπασμένο λευκό νάνο) περιστρέφεται πάνω στο αστέρι νετρονίων.
Καθώς πέφτει, επιταχύνει την περιστροφή του αστεριού νετρονίων, σαν ένας ενήλικας να σπρώχνει τον χαρούμενο γύρο στην παιδική χαρά, προς την απόλαυση και τη φρίκη των παιδιών σε αυτό. Σύντομα, το αστέρι νετρονίων περιστρέφεται γρηγορότερα από τις λεπίδες του μπλέντερ της κουζίνας σας.
Αυτή η σπείρα παίρνει το γύρω μαγνητικό πεδίο και το περιστρέφεται πάνω του, τυλιγμένο σαν φίδι έτοιμο να χτυπήσει. Αλλά η ροή της ύλης στο αστέρι νετρονίων δεν είναι καθόλου ομαλή. είναι απίστευτα ταραχώδες και χαοτικό. Τα μικροσκοπικά στρίμματα και οι στρεβλώσεις στο μαγνητικό πεδίο τεντώνονται, στρίβονται και μεγαλώνουν, αναγκάζοντας το μαγνητικό πεδίο να τροφοδοτηθεί ξανά με έναν μηχανισμό δυναμό , αξιοποιώντας τις ισχυρές ενέργειες που εξαπολύθηκαν κατά τη σύγκρουση του λευκού νάνου και του αστεριού νετρονίων για να ενεργοποιήσουν ένα μαγνητικό πεδίο ισχυρότερο από οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν.
Επιτέλους, ο μαγνήτης γεννιέται. (Τουλάχιστον, σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία.)
Όπως ένα νεογέννητο μωρό, ο μαγνήτης μπαίνει στον κόσμο ουρλιάζοντας και κλαίει. Είναι ασταθές. εξαιτίας όλων των χαοτικών δυνάμεων από τη συγχώνευση, δεν έχει ακόμη εγκατασταθεί σε έναν κανονικό ρυθμό περιστροφής. Και επειδή αυτή η περιστροφή είναι τόσο γρήγορη, κάθε μικρή δυσλειτουργία ή εμπόδιο θα απελευθερώσει μια ισχυρή έκρηξη ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας , προτείνουν οι επιστήμονες.
Και τα ραδιοκύματα – όπως αυτές οι μαζικές εκρήξεις FRB – είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Η νέα έρευνα δείχνει ότι τουλάχιστον μερικά από τα FRB που παρατηρούμε στον ουρανό είναι οι κραυγές των νεογέννητων μαγνητών, που δημιουργήθηκαν από την κοσμική συντριβή των αστεριών νετρονίων με λευκούς νάνους. Εάν η υπόθεση είναι σωστή, είναι σχεδόν ποιητική: η σύγκρουση δύο εξωτικών αστρικών υπολειμμάτων, δημιουργώντας έναν άλλο παράξενο κάτοικο του κόσμου, προκαλώντας μια από τις πιο ακραίες εκρήξεις ενέργειας που είναι γνωστές στους αστρονόμους, μια έκρηξη ακτινοβολίας τόσο έντονη που μπορεί να γίνει μάρτυρας από όλο το σύμπαν.
Είναι ίσως το πιο δύσκολο τοκετό στον Κόσμο.
Η έρευνα περιγράφεται σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στις 8 Απριλίου στο Astrophysical Journal.