Mi az a magnetár? A világegyetem legmágnesesebb csillaga

A világegyetem legszélsőségesebb mágnesei

Ha a Napot egy kisváros méretére préselné össze, egy neutroncsillagot kapna. Ha ezt a neutroncsillagot a szokásosnál ezerszer erősebb mágneses térrel ruházná fel, akkor egy magnetárt kapna – ami vitathatatlanul a ismert univerzum legszélsőségesebb objektuma.

A magnetárok a neutroncsillagok ritka alfaja, amelyek mágneses tere eléri a 1013 és 1015 gauss közötti értéket, ami körülbelül trilliószor erősebb, mint a Föld mágneses tere. Összehasonlításképpen, egy kórházi MRI-készülék körülbelül 30 000 gaussot generál. Egy magnetár, a Föld és a Hold közötti távolság felénél, törölné a bolygón lévő összes hitelkártyát, és kihúzná a vasat a véréből.

Hogyan jön létre egy magnetár?

A magnetárok masszív csillagok erőszakos halálakor születnek. Amikor egy, a Nap tömegének 10-25-szöröse közötti csillag kimeríti nukleáris üzemanyagát, a magja ezredmásodpercek alatt összeomlik, ami szupernóva-robbanást indít el. Ami megmarad, az egy neutroncsillag – egy körülbelül 20 kilométer átmérőjű objektum, amely mégis nagyobb tömegű, mint a Nap, olyan sűrű, hogy egyetlen teáskanálnyi anyaga több mint 100 millió tonnát nyomna.

Ezen összeomlások körülbelül egytizedében a körülmények éppen megfelelőek a mágneses energia rendkívüli felerősödéséhez. Az összeomló mag gyorsan – másodpercenként több százszor – forog, és a benne lévő turbulens, elektromosan vezető folyadék dinamóként működik. Robert Duncan és Christopher Thompson asztrofizikusok által az 1990-es években kidolgozott modell szerint ez a dinamó a forgási és hőenergiát mágneses energiává alakíthatja, a mezőt a csillag élete első másodperceiben magnetár szintre emelve, ahogy azt a NASA Imagine the Universe magyarázza.

A mágneses teret ezután a neutroncsillag mélyén lévő szupravezető rétegen átfolyó tartós elektromos áramok tartják fenn.

Mit csinálnak a magnetárok?

A magnetár extrém tere nem statikus – eltolódik és fejlődik, és amikor ez megtörténik, a következmények látványosak.

• Csillagrengések: Ahogy a mágneses tér átrendeződik, megterheli a szilárd külső kérget. Amikor a kéreg végül megreped, egy csillagrengés energia kitörést szabadít fel. 2004-ben az SGR 1806-20 nevű magnetár egy olyan kitörést produkált, amely a EarthSky szerint a Nap által az elmúlt 100 000 évben kibocsátott energiánál is többet szabadított fel mindössze egytized másodperc alatt.
• Röntgen- és gamma-kitörések: A mágneses tér bomlása folyamatosan táplálja a nagy energiájú sugárzás kibocsátását. A magnetárok az égbolt legfényesebb röntgenforrásai közé tartoznak.
• Lágy gamma-ismétlők (SGR-ek) és rendellenes röntgenpulzárok (AXP-k): Ez a két megfigyelési kategória, amelyekbe az ismert magnetárok tartoznak, és amelyeket a kitörési viselkedésük és a tartós kibocsátási mintáik különböztetnek meg.

A European Space Agency szerint a Tejútrendszerben csak körülbelül 30 megerősített magnetár ismert. Aktív életük rövid: körülbelül 10 000 év után a mágneses tér annyira lecsökken, hogy a kitörési tevékenység megszűnik.

Egy magnetár születés közben elkapva

Évtizedek óta az asztrofizikusok azt gyanították, hogy a magnetárok táplálják a szuperfényes szupernóvák nevű, kivételesen fényes csillagrobbanások egy osztályát – a közönséges szupernóváknál akár 100-szor fényesebb robbanásokat. Az elmélet szerint egy újszülött magnetár, amely másodpercenként több száz fordulattal forog, kozmikus motorként működik, hatalmas energiát fecskendezve a környező gázba. De a közvetlen bizonyíték hiányzott.

2026 márciusában ez megváltozott. Csillagászok a Nature folyóiratban bejelentették, hogy egy jellegzetes „csiripelést” – egy fényességoszcillációt, amelynek frekvenciája folyamatosan növekszik – észleltek egy szuperfényes szupernóvában, amely körülbelül egymilliárd fényévnyire robbant fel. Ahogy a Science News beszámolt róla, a csiripelési mintázatot a robbanás belsejében lévő, gyorsan forgó magnetár magyarázza, amelynek a kilökött anyag precesszáló korongja egyre gyorsabban imbolyog, ahogy a rendszer fejlődik – ez egy relativisztikus hatás, amelyet Lense-Thirring precessziónak neveznek, és amelyet Einstein általános relativitáselmélete jósolt meg.

A UC Berkeley és a UC Santa Barbara kutatásai által támogatott felfedezés az első alkalom, hogy a csillagászok hatékonyan tanúi voltak egy magnetár születésének, és megerősítették annak szerepét a világegyetem legfényesebb eseményeinek egyikének hajtásában, a Berkeley News szerint.

Miért fontosak a magnetárok?

A magnetárok a bennük rejlő drámán túl olyan fizikai laboratóriumok, amelyeket a Földön lehetetlen reprodukálni. Belsejük olyan sűrűségű anyagot tartalmaz, amely próbára teszi a kvantum-színdinamika határait – az elméletet, amely szabályozza a kvarkok és gluonok kölcsönhatását. A szupravezető és szuperfolyékony komponensek viselkedése egy neutroncsillag mélyén továbbra is a elméleti fizika aktív területe.

A magnetárokat a Gyors Rádiókitörések (FRB-k) lehetséges forrásaként is javasolták – a kozmoszból észlelt rádióhullámok ezredmásodperces felvillanásai. 2020-ban a saját galaxisunkban lévő magnetár egy FRB-szerű eseményt produkált, ami megerősítette ezt az összefüggést.

Ahogy a gravitációs hullámok detektorai egyre érzékenyebbé válnak, és a röntgencsillagászati obszervatóriumok egyre részletesebben térképezik fel az eget, a magnetárok továbbra is az asztrofizika legproduktívabb objektumai közé fognak tartozni – elég szélsőségesek ahhoz, hogy kihívást jelentsenek a legjobb elméleteinknek, és elég közel vannak a fizika határához ahhoz, hogy tanulmányozásuk kitolja az anyaggal, az energiával és magával a téridővel kapcsolatos tudásunk határait.