Magnetarai: Ekstremalūs magnetiniai laukai

Magnetarai: Fusha magnetike ekstreme

Harku i Dijes · Universi · Kapitulli 04 / Artikulli 07

Magnetarët dhe fuqia e fushave ekstreme

Fusha magnetike e një ylli neutronik mund të akumulojë energji të mjaftueshme për të ngrohur sipërfaqen e tij, për të shkaktuar tensione në kore dhe për të ushqyer shpërthime të jashtëzakonshme. Ndiqni lëvizjen e kësaj energjie dhe zbuloni çfarë na tregon drita që çlirohet.

Energjia magnetikeShpërthime gjiganteDritë kuantike
Magnetaras ir jo magnetinė aplinka Originali konceptuali iliustracija: kompaktišką baltai melsvą magnetarą supa plačiais lankais nusidriekusios žydros ir violetinės magnetinio lauko linijos. Išilgai deformuotos lauko kilpos šiltomis spalvomis švyti žybsnis. Magnetinio lauko linijos yra iliustracinės, o ne tiesiogiai matomos struktūros; spalvos, atstumai ir dydžiai parinkti meniniais sumetimais.
Pamje artistike e një magnetari dhe e një shpërthimi përgjatë një strukture magnetike të deformuar. Vijat e fushës ndihmojnë në shpjegimin e fushës dhe nuk paraqesin fije të dukshme; përmasat, ngjyrat dhe gjeometria janë ilustruese.
Fusha siguron energjinëEnergjia magnetike mbështet pjesën më të madhe të ngrohjes karakteristike dhe aktivitetit të shpërthimeve.
E gjithë fusha ka rëndësiFusha dipolare në shkallë të gjerë, e vlerësuar nga matjet e kohës së pulsit, nuk zbulon të gjitha përbërësit e fushës në sipërfaqe ose në brendësi.
Aktiviteti shfaqet në shkallë të ndryshme kohoreNjë shpërthim i shkurtër, një ndriçim afatgjatë dhe një shpërthim gjigant janë shfaqje të ndryshme të sjelljes së magnetarit.
Yll neutronik me një rezervë të jashtëzakonshme energjie magnetike

Çfarë e dallon një magnetar nga yjet e tjerë neutronikë?

Magnetari është një yll neutronik, energjia magnetike e të cilit mbështet një aktivitet të veçantë me energji të lartë. Fusha e tij jo vetëm që orienton grimcat në lëvizje: ndryshimet në këtë fushë mund të jenë burimi i nxehtësisë dhe rrezatimit që vëzhgojmë.

Për të kuptuar një magnetar, duhet të kuptohen lidhjet mes brendësisë së tij të dendur, kores së ngurtë dhe plazmës përreth. Një ndryshim në njërën zonë mund të ndikojë te të tjerat - ndonjëherë gradualisht e ndonjëherë me një shpërthim të papritur.[1], [4]

Artikulli i mëparshëm prezantoi yjet neutronikë dhe pulsarët. Këtu do të përqendrohemi te proceset magnetike që përcaktojnë shfaqjet më spektakolare të aktivitetit të disa prej këtyre mbetjeve.

01
Aktiviteti zbulon më shumë sesa një vlerësim i fuqisë së fushës

Si e identifikojnë astronomët një magnetar?

Magnetarët, ashtu si yjet e tjerë neutronikë, janë kompaktë dhe përbëhen nga lëndë e dendur. Ajo që i dallon është rëndësia e energjisë magnetike në mbështetjen e rrezatimit dhe shpërthimeve të aktivitetit të tyre. Rrotullimi dhe nxehtësia e akumuluar mund të kontribuojnë gjithashtu; këto burime energjie mund të veprojnë së bashku.[1]

Shumë magnetarë të njohur rrotullohen një herë në disa sekonda. Shkëlqimi i rrezatimit të tyre në rreze X mund të tejkalojë fuqinë e përftuar nga ngadalësimi i matur i rrotullimit, gjë që tregon një burim shtesë energjie.[24]

Emër i dhënë historikisht sipas mënyrës së zbulimit

Burimet e shpërthimeve të përsëritura të buta të rrezeve gama

Burimet SGR tërhoqën vëmendjen me përsëritjen e shpërthimeve të shkurtra të rrezeve të buta gama dhe rrezeve të forta X. «Të buta» përshkruan energjinë e fotoneve në krahasim me rrezet gama më të forta, dhe jo faktin se vetë ngjarja është e butë.

Një rrugë tjetër drejt identifikimit

Pulsarë anormalë me rreze X

Pulsarët AXP u identifikuan nga rrezatimi pulsues në rreze X, të cilin ishte e vështirë ta shpjegoje me modelet e zakonshme të pulsarëve, ku burimi i energjisë është rrotullimi ose akrecioni.

Shpërthimet, episodet e aktivitetit dhe sjellja e lidhur me to i bashkuan këto grupe në kuadër të modelit të magnetarëve. Emërtimet SGR dhe AXP tregojnë mënyrën se si burimet u identifikuan historikisht; ato nuk janë dy gjendje të qëndrueshme mes të cilave ylli duhet të kalojë me radhë.[1], [24]

02
Ky interval shkon shumë përtej përvojës së përditshme me dukuritë magnetike

Sa të forta janë fushat magnetike?

Fushat dipolare në shkallë të gjerë të shumë magnetarëve, të përcaktuara në mënyrë të tërthortë, arrijnë rreth 1014–1015 gausë. Këto janë ndër fushat magnetike më të forta që lidhen me objekte të njohura astrofizike. Në sipërfaqe mund të ketë gjithashtu struktura më të vogla e më të ndërlikuara, ndërsa në brendësi mund të jetë e fshehur një sasi e konsiderueshme energjie magnetike shtesë.[1], [3]

Fortësia e fushës magnetike në mjedise shumë të ndryshme
Mjedisi Fusha në gausë, G Fusha në tesla, T
Sipërfaqja e Tokës, përafërsisht 0,25–0,65 2,5 × 10−5 deri në 6,5 × 10−5
Magnet MRI 1,5 tesla 1,5 × 104 1,5
Magnet kërkimor 45 tesla 4,5 × 105 45
Pulsar i zakonshëm radio, fushë dipolare karakteristike Rreth 1012 Rreth 108
Shumë magnetarë, fusha dipolare e përcaktuar në mënyrë të tërthortë 1014–1015 1010–1011

Një tesla është e barabartë me 10 000 gausë. Shembujt e mjedisit të Tokës janë dhënë për ilustrim – kjo nuk është një listë rekordesh të fushës magnetike. Vlerat për yjet neutronikë përshkruajnë popullata të gjera, por ka përjashtime të rëndësishme.[1], [8], [9]

Çfarë tregon në të vërtetë vlerësimi i nxjerrë nga vëzhgimet e rrotullimit?

Periudha e rrotullimit të yllit dhe shpejtësia me të cilën ngadalësohet rrotullimi mundësojnë vlerësimin e fushës dipolare, duke supozuar se vlen modeli i zgjedhur i frenimit. Ky vlerësim varet nga momenti i forcës, gjeometria dhe parametrat e yllit. Ai nuk tregon shpërndarjen e plotë të fushës në sipërfaqe dhe nuk zbulon drejtpërdrejt brendësinë e yllit.[4]

Një veçori e ndryshueshme e përthithjes së rrezeve X në objektin SGR 0418+5729 jep një tjetër të dhënë. Nëse interpretohet si përthithje ciklotronike e protoneve, ajo tregon se fushat lokale arrijnë rreth 1014–1015 gausë ose më shumë, megjithëse vlerësimi i fushës dipolare është dukshëm më i ulët. Ky interpretim tregon pse, kur diskutohet fortësia e fushës, është e nevojshme të përcaktohen si vendndodhja, ashtu edhe metoda e matjes.[3]

Dendësia e energjisë magnetike rritet në përpjesëtim me katrorin e forcës së fushës. Me të njëjtin vëllim dhe kushte të tjera të ngjashme, një fushë dy herë më e fortë do të thotë katër herë më shumë energji magnetike. Sa pjesë e kësaj energjie mund të çlirohet, përcaktohet nga konfigurimi i fushës.[10]

03
Fushat e trashëguara mund të forcohen, transportohen dhe shpërndahen

Si e përfton magnetari fushën e vet dhe si e përdor atë?

Magnetarët zakonisht lidhen me pasojat e kolapsit të bërthamës së një ylli masiv. Kolapsi mund të ngjeshë fluksin magnetik të trashëguar, ndërsa lëvizja intensive e lëngut në yllin neutronik të sapoformuar mund ta forcojë më tej fushën. Forca dhe gjeometria përfundimtare varen nga historia e yllit.

Procesi dinamo – një mekanizëm i mundshëm formimi

Gjatë procesit dinamo, lëvizja e lëngut përçues elektrik ndihmon në ruajtjen ose forcimin e fushës magnetike. Simulimet tredimensionale tregojnë se konveksioni dhe rrotullimi i shpejtë në një yll protoneutronik mund të krijojnë fusha me forcën karakteristike të magnetarëve. Këto llogaritje mbështesin një rrugë të mundshme formimi, por nuk vërtetojnë se të gjithë magnetarët lindin duke u rrotulluar me të njëjtën shpejtësi.[6]

Modele të tjera bazohen në rikthimin e lëndës: një pjesë e lëndës që fillimisht lëviz nga jashtë pas shpërthimit të supernovës, kthehet prapa dhe sjell moment këndor. Ajo mund të përshpejtojë rrotullimin e mbetjes së sapoformuar dhe të krijojë kushte që fusha të vazhdojë të forcohet. Hollësitë varen nga akrecioni dhe dinamika e brendshme që modelohen.[7]

Riorganizimi i fushës nuk është i njëjtë me disipimin e saj

Drifti Hall

Struktura magnetike lëviz së bashku me lëngun elektronik të kores, ku mund të krijohen struktura hapësinore më të imëta. Procesi ideal Hall rishpërndan energjinë magnetike pa e shndërruar drejtpërdrejt në nxehtësi.

Disipimi omik

Rezistenca elektrike e fundme e shndërron energjinë magnetike në nxehtësi. Strukturat e imëta magnetike mund të shpërbëhen më shpejt, duke lidhur kështu riorganizimin e fushës me evolucionin termik.

Difuzioni ambipolar

Në bërthamë, lënda e ngarkuar elektrike mund të lëvizë në raport me neutronet. Rëndësia e këtij procesi varet shumë nga temperatura, përbërja dhe nga fakti nëse përbërësit e grimcave shfaqin rrjedhshmëri superfluide ose superpërçueshmëri.

Fusha dhe gjendja termike ndryshojnë së bashku. Ngrohja ndryshon vetitë e procesit të transportit elektrik, ndërsa transporti ndikon në gjeometrinë dhe disipimin e fushës. Kjo ndërveprimtari ndihmon të shpjegohet pse një shkallë kohore universale e dobësimit të fushës magnetike nuk mjafton.[4], [5]

Ngrohja magnetike mund të ndihmojë në ruajtjen e emetimit të ndritshëm sipërfaqësor në rrezen e rrezeve X. Rrymat që rrjedhin në magnetosferën përreth mund t’i kthejnë gjithashtu grimcat drejt sipërfaqes dhe të ngrohin rajone të veçanta, prandaj rrezatimi i vazhdueshëm nuk shkaktohet domosdoshmërisht nga një temperaturë e njëtrajtshme në të gjithë brendësinë e yllit.[1], [23]

04
Planeta dhe fusha përreth saj formojnë një sistem të lidhur

A nis çdo shpërthim me një tërmet yjor?

Fushat magnetike që ndryshojnë krijojnë sforcime në kore. Nëse këto sforcime e tejkalojnë kufirin deri në të cilin materiali i ngurtë mund t'u rezistojë atyre në mënyrë elastike, materiali mund të fillojë të rrjedhë ose të deformohet në mënyrë plastike. Termi i përdorur gjerësisht «tërmet yjor» përshkruan reagimin e papritur të strukturës, por një çarje e hapur e ngjashme me atë që formohet në Tokë nuk e përshkruan plotësisht fizikën e kësaj dukurie.[5]

Magnetiniai įtempiai ir galima energijos išsiskyrimo sritis Konceptualiame magnetaro pjūvyje susiejami jo vidinis laukas, įtempių veikiama kietoji pluta ir iškreiptas išorinis magnetinis laukas. Tangentinės rodyklės žymi plutos įtempius, nevaizduojant lūžio. Šiltos spalvos paryškinimas nurodo galimą išorinę energijos išsiskyrimo sritį. Magnetinis persitvarkymas gali susieti plutą ir magnetosferą; ši schema nėra vienintelis modelis, tinkantis kiekvienam magnetaro žybsniui, o sluoksniai ir atstumai pavaizduoti nesilaikant mastelio.Išorinis magnetinislaukasEnergijos išsiskyrimosritisPlutos įtempiaiVidinis laukas
Skemë konceptuale që lidh strukturën magnetike brenda yllit, në kore dhe në magnetosferën përreth. Zona e theksuar tregon një nga vendet e mundshme ku çlirohet energjia; ajo nuk përcakton shkakun e çdo shpërthimi. Shtresat dhe largësitë nuk janë paraqitur në shkallë.[5]

Lëvizja e kores mund të përdredhë strukturat e jashtme magnetike. Paqëndrueshmëritë dhe rilidhja magnetike mund të ndryshojnë më pas mënyrën se si lidhen ato dhe ta shndërrojnë energjinë e akumuluar në lëvizje të grimcave, nxehtësi dhe rrezatim. Shkencëtarët vazhdojnë të studiojnë ndërveprimin mes deformimit plastik të brendshëm dhe paqëndrueshmërisë së jashtme.[1], [5]

Shpërthimet e shkurtra

Shpërthimet e shkurtra të rrezeve X të forta ose të rrezeve gama të buta zakonisht zgjasin një pjesë të sekondës, megjithëse kohëzgjatja e tyre mund të ndryshojë.

Periudhat e veprimtarisë intensive

Shkëlqimi i burimit në brezin e rrezeve X mund të rritet dhe më pas të ulet gradualisht gjatë javëve, muajve ose edhe më gjatë. Kjo periudhë më e gjatë veprimtarie mund të shoqërohet me shpërthime të shkurtra.

Shpërthimet gjigante

Gjatë këtyre ngjarjeve shumë më të rralla, që çlirojnë më tepër energji, mund të shfaqet një kulm fillestar jashtëzakonisht i ndritshëm, i ndjekur nga një bisht i gjatë pulsues.

Këta emra dallojnë dukuri që ndodhin në shkallë të ndryshme kohore. Një shpërthim i shkurtër nuk është sinonim i një periudhe të përgjithshme veprimtarie intensive, dhe shumica e shpërthimeve çlirojnë shumë më pak energji sesa shpërthimet gjigante.[23]

Ndryshimet e rrotullimit janë të dhëna orientuese, por nuk provojnë vetvetiu se ka ndodhur një çarje

Te magnetarët mund të ndodhin kërcime të papritura të frekuencës së rrotullimit, ndryshime në shpejtësinë e ngadalësimit të rrotullimit dhe çrregullime të tjera të periodicitetit të rrotullimit. Ndikim mund të kenë edhe shkëmbimet e momentit këndor brenda yllit, si dhe momentet e forcës magnetosferike që ndryshojnë. Disa ndryshime shoqërojnë veprimtarinë e rrezatimit; të tjera ndodhin pa ndriçim të dukshëm. Vetëm ndryshimi i periodicitetit të rrotullimit nuk lejon të përcaktohet në mënyrë të njëkuptimtë shkaku që e ka shkaktuar.[1], [4]

05
Një shpërthim i shkurtër mund të lërë pas një bisht shumë më të gjatë, që pulson për shkak të rrotullimit

Çfarë ndodh gjatë një shpërthimi gjigant?

Shpërthimet gjigante të studiuara mirë nisin me një kulm intensiv të rrezatimit të fortë, që zgjat një pjesë të sekondës. Pas tij, bishti i rrezatimit më të butë mund të vazhdojë për disa minuta, ndërsa shkëlqimi i tij modulohet nga rrotullimi i yllit.[11], [12]

Kokybinis dviejų magnetaro milžiniško žybsnio fazių vaizdas Du atskiri scheminiai grafikai vaizduoja trumpą intensyvų pradinį piką ir vėlesnę silpnėjančią uodegą, kurios ryškis pulsuoja magnetarui sukantis. Abiejuose grafikuose naudojamos nepriklausomos laiko ir santykinio intensyvumo skalės; pavaizduotų aukščių ir pločių negalima kiekybiškai palyginti. Tai nėra konkretaus įvykio duomenys, ir schema nereiškia, kad kiekvienas magnetaro žybsnis turi tokią dviejų dalių formą.Kiekvieno grafiko skalės nepriklausomosPradinis pikasLaikasIntensyvumasPulsuojanti uodegaLaikasIntensyvumas
Kurba skematike e dritës e një shpërthimi gjigant. Në dy grafikët përdoren shkallë të veçanta kohore dhe intensiteti, prandaj gjerësitë dhe lartësitë e paraqitura nuk mund të krahasohen në mënyrë sasiore. Këto kurba ilustrojnë fazat; nuk janë të dhëna vëzhgimi.[11], [12]

Interpretimi i topit të zjarrit të kapur

Sipas një prej modeleve kryesore, gjatë ngjarjes fillestare një pjesë e plazmës që ka marrë energji çlirohet, ndërsa fusha magnetike vazhdon të mbajë plazmën e nxehtë me elektrone dhe pozitrone, si dhe rrezatimin. Kjo top zjarri e mbyllur ftohet dhe furnizon me energji bishtin që zbehet.

Rrotullimi ndryshon pozicionin e dukshëm të rajoneve rrezatuese, duke krijuar pika të përsëritura. Këto pika nuk nënkuptojnë se në yll ndodh një shpërthim i ri në çdo rrotullim.[12]

Energjia e pikës fillestare

1044–1046 erg

Intervali tipik i përafërt i rendit të madhësisë së energjisë së çliruar gjatë pikave fillestare të shpërthimeve gjigante të studiuara mirë.

Ndriçimi maksimal

Rreth 1047 erg/s

Vlera e përafërt orientuese e ndriçimit maksimal të shpërthimit të SGR 1806−20 të vitit 2004; vlera e përcaktuar nga vëzhgimet varet nga largësia.

Energjia tregon sasinë e përgjithshme, ndërsa ndriçimi tregon sasinë e energjisë për sekondë. Vlerat e përcaktuara nga vëzhgimet varen nga largësia dhe gjeometria e supozuar e rrezatimit. Një erg është i barabartë me 10−7 xhaul.[11], [23]

  1. 5 mars 1979

    SGR 0526−66

    Një nga ngjarjet e para të rëndësishme që ndihmuan në identifikimin e kësaj klase të pazakontë të fenomeneve me energji të lartë.

  2. 27 gusht 1998

    SGR 1900+14

    Bishti i strukturuar i këtij shpërthimi ndihmoi në përcaktimin e kufijve të modeleve të plazmës rrezatuese të mbajtur nga fusha magnetike.

  3. 27 dhjetor 2004

    SGR 1806−20

    Një shpërthim jashtëzakonisht i fuqishëm, i regjistruar nga anijet kozmike dhe përmes ndikimit të tij në atmosferën e Tokës.

Këta janë shembuj historikë, jo numri aktual i shpërthimeve gjigante të njohura.[11], [12], [24]

06
Fushat e forta magnetike mund të ndryshojnë përhapjen e dritës

Çfarë mund të na mësojnë magnetarët për fizikën kuantike?

Elektrodinamika kuantike, ose QED-ja, përshkruan ndërveprimet e dritës me grimcat e ngarkuara elektrikisht. Një fushë magnetike mjaftueshëm e fortë i ndryshon këto ndërveprime në mënyrë që të ndikojë në rrezatimin që vjen nga një yll neutronik.[10]

Një shkallë e rëndësishme kuantike
BQ ≈ 4,4 × 1013 gaus

Kjo është afërsisht 4,4 × 109 tesla. Në një fushë të tillë, energjia ciklotronike e elektronit është e barabartë me energjinë e tij të prehjes. Ky është një pikë referimi i dobishëm në fizikë, jo një kufi i prerë nën të cilin zhduken të gjitha efektet e QED-së, apo një rregull që përcakton se cilat yje quhen magnetarë.[10]

Thyerja e dyfishtë e vakumit

Në një fushë të fortë magnetike, mënyra të ndryshme polarizimi të dritës mund të përhapen ndryshe edhe në vakum. Polarizimi që krijohet jep informacion për fushën dhe rrugën e dritës në të.

Shpërbërja e fotoneve

Në kushte të përshtatshme, sipas QED-së, një foton në një fushë të jashtme magnetike mund të shndërrohet në dy fotone me energji më të ulët. Ky proces mund të ndikojë në mënyrën se si çlirohet rrezatimi me energji të lartë.

Këto janë fenomene të ndryshme fizike. Matja e dritës së polarizuar, në vetvete, nuk vërteton se është vëzhguar zbërthimi i fotoneve.[10]

Polarizimi ofron një mënyrë të re verifikimi të bazuar në vëzhgime

Vëzhgimet e magnetarit 4U 0142+61 nga IXPE, të raportuara në vitin 2022, zbuluan se polarizimi ndryshon në varësi të energjisë së fotoneve. Matje të tilla u mundësojnë studiuesve të testojnë modelet e sipërfaqes, magnetosferës dhe përhapjes në një fushë të fortë.[14]

Interpretimi varet ende nga gjeometria e rrezatimit dhe plazma. Një analizë e 1E 1547.0−5408 e kryer në vitin 2026 tregoi se vetëm shkalla e lartë e polarizimit nuk ishte provë përfundimtare e birefringjencës së vakumit, ndërsa tregues të tjerë që varen nga energjia dhe rrotullimi sugjeronin efekte të mundshme të QED-së. Duhen vlerësuar së bashku disa madhësi të vëzhgueshme.[15]

Kushtet në magnetarë janë shumë më ekstreme se ato që mund të krijohen te magnetët në Tokë. Eksperimentet laboratorike synojnë gjithashtu të zbulojnë birefringjencën magnetike të vakumit, ndaj këto kërkime plotësojnë njëri-tjetrin: vëzhgimet astronomike dhe eksperimentet e kontrolluara studiojnë regjime të ndryshme fizike.[9], [16]

07
Fenomenet kalimtare të lidhura mund të kenë burime energjie shumë të ndryshme

A lidhen magnetarët me shpërthime të tjera kozmike?

Shpërthimet e shpejta radio: një lidhje e drejtpërdrejtë në galaktikën tonë

Kjo ndodhi më 28 prill 2020: magnetari galaktik SGR 1935+2154 shkaktoi një shpërthim radio jashtëzakonisht të shndritshëm, që zgjati milisekonda dhe lidhej me aktivitet energjetik të lartë. CHIME/FRB dhe STARE2 e zbuluan në mënyrë të pavarur këtë ngjarje.[17], [18]

Kështu u përcaktua lidhja fizike mes një magnetari aktiv dhe një shpërthimi radio të ngjashëm me FRB. Prandaj, magnetarët mund të shpjegojnë të paktën një pjesë të fenomenit të shpërthimeve të shpejta radio. Ky vëzhgim nuk tregon se të gjitha FRB-të kanë të njëjtën histori formimi ose të njëjtin mekanizëm rrezatimi.[17], [18]

Një sinjal pulsari radio përsëritës dhe një shpërthim radio i vetëm, që zgjat milisekonda, janë gjithashtu modele të ndryshme vëzhgimi. Disa magnetarë lëshojnë pulsime radio, por natyra e rrezatimit të tyre radio mund të ndryshojë shumë nga një episod aktiviteti në tjetrin.[1]

Magnetarët e porsalindur milisekondorë si burime të mundshme energjie

Një magnetar i porsalindur që rrotullohet shpejt ka rezerva të mëdha energjie rrotulluese. Modelet shqyrtojnë nëse rrjedha e tij dalëse mund të furnizojë me energji disa shpërthime të rrezeve gama ose të kontribuojë në energjinë jashtëzakonisht të lartë të supernovave. Ky bilanc energjie ndryshon nga ai i një shpërthimi të madh magnetik të një magnetari më të vjetër.[19]

Neutron-yjet e yjeve neutronike mund të lënë gjithashtu, të paktën përkohësisht, mbetje me magnetizim të fortë dhe rrotullim të shpejtë. Nëse mbetja mbijeton apo shembet në një vrimë të zezë varet nga masa, rrotullimi dhe fizika e materies së dendur. Shenja si një pasndriçim i shndritshëm që zgjat shumë mund ta mbështesin modelin e magnetarit si burim energjie, por nuk e vërtetojnë përfundimisht.[19], [20]

A është domosdoshmërisht magnetar një pulsar me shkëlqim jashtëzakonisht të lartë në rreze X?

Pulset e zbuluara nga burimi me shkëlqim jashtëzakonisht të lartë M82 X-2 treguan se objekti që akreton lëndë është një yll neutronik. Vetëm ato nuk përcaktuan as fusha me fuqinë karakteristike të magnetarëve, as rrezatim të fuqizuar nga energjia magnetike.[21]

Në këto sisteme, lënda që bie siguron energji gravitacionale. Gjeometria e akrecionit, rrezatimi i drejtuar dhe ndikimet magnetike përcaktojnë shkëlqimin e dukshëm. Fuqia e fushës duhet të kufizohet veçmas; shkëlqimi i madh, i vetëm, nuk është provë se objekti është magnetar.[22]

08
Faza aktive mund të dobësohet, ndërsa ylli neutronik mbetet

Si ndryshojnë magnetarët me kalimin e kohës?

Ndërsa energjia magnetike shpërndahet, mund të bëhet më e vështirë të mbahen ngrohja e fortë dhe shpërthimet e shpeshta. Ritmi varet nga gjeometria e fushës, përhapja në kore dhe bërthamë, si dhe temperatura në ndryshim.

Nuk ka një moshë universale në të cilën magnetari duhet të bëhet pulsar i zakonshëm në radio ose fusha e tij të dobësohet nën një vlerë të caktuar. Konfigurime të ndryshme të brendshme mund të lënë histori të ndryshme vëzhgimi, dhe një dipol më i dobët nuk garanton se i gjithë aktiviteti magnetik ka përfunduar.[2], [4]

Momentet elektromagnetike të forcës heqin moment këndor dhe zakonisht e zgjasin periudhën e rrotullimit. Evolucioni i fushës mund t'i ndryshojë këto momente force, por vetë dobësimi i fushës nuk është një forcë e veçantë mekanike që e ngadalëson drejtpërdrejt yllin. Një magnetar i dobësuar mbetet një yll neutronik, përveç rastit kur një proces tjetër ia ndryshon qëndrueshmërinë.[4]

Cilat vëzhgime mund të ndihmojnë për t'iu përgjigjur pyetjeve të mbetura?

Vëzhgoni ftohjen pas shpërthimit

Shkëlqimi dhe spektri i ndryshueshëm i rrezeve X ndihmojnë të kufizohen vendet e mundshme të transferimit të energjisë dhe të përcaktohet se si zonat e nxehta kthehen në ekuilibër.[23]

Lidhni dritën me matjet e kohës së pulseve

Krahasimi i shpërthimeve me ndryshimet e pulseve bën të mundur shqyrtimin e lidhjes mes shkëmbimit të brendshëm të momentit këndor dhe magnetosferës.[1], [4]

Matni polarizimin

Polarizimi që varet nga energjia dhe rrotullimi bën të mundur shqyrtimin e njëkohshëm të gjeometrisë së fushës, përhapjes së rrezatimit dhe elektrodinamikës kuantike (QED) të fushave të forta.[14], [15]

Regjistroni disa sinjale njëkohësisht

Siç tregoi shpërthimi radio i vitit 2020, vëzhgimet e njëkohshme në radio dhe në energji të lartë mund të zbulojnë se cilat procese lidhen gjatë të njëjtit episod.[17], [18]

Sfida është të lidhim çdo sinjal të matur me pjesën e yllit që e krijoi. Rrezatimi i ndryshueshëm i magnetarëve bën të mundur studimin e fizikës së fushave magnetike dhe të lëndës së dendur, por brendësia e tyre e padukshme lë shumë pyetje pa përgjigje.

Fusha magnetike mund të formësojë gjithë jetën pas vdekjes së yllit

Mbetja vazhdon të çlirojë energji.

Fusha magnetike lidh brendësinë e dendur të magnetarit me hapësirën përreth. Një fushë e ndryshueshme mund të ngrohë sipërfaqen, të krijojë tensione në kore, të furnizojë shpërthimet me energji dhe të ndryshojë dritën që çlirohet. Çdo vëzhgim ndihmon të verifikohet se si ndërveprojnë këto procese.

Mësoni më tej për një përfundim tjetër të evolucionit yjor të yjeve kompaktë në artikullin “Vrimat e zeza yjore”.

Burimet dhe literatura shtesë

Artikuj shkencorë, rishikime nga autorët dhe burime institucionale për krahasimet me fushat magnetike të Tokës. Diagramet janë skematike; për vlerësimet e fushës magnetike dhe energjitë e shpërthimeve vlejnë rezervat e shpjeguara në tekst.

  1. Kaspi dhe Beloborodov (2017) — MagnetarëtPopullata e magnetarëve, aktiviteti magnetik, karakteristikat e kohëzgjatjes së pulseve dhe lidhjet me yjet e tjerë neutronikë.
  2. Rea et al. (2013) — Zbehja e shpërthimit të aktivitetit të magnetarit me fushë të dobët magnetike SGR 0418+5729Aktivitet tipik për magnetarët në një objekt, fusha dipolare e të cilit, e vlerësuar nga të dhënat e rrotullimit, është relativisht e dobët.
  3. Tiengo et al. (2013) — Struktura e ndryshueshme e përthithjes në spektrin e rrezeve X të një magnetariNjë strukturë përthithjeje, e cila, kur shpjegohet me përthithjen ciklotronike të protoneve, sugjeron se fushat lokale janë shumë më të forta.
  4. Pons, Dehman dhe Viganò (2026) — Evolucioni magnetik, termik dhe rrotullues i yjeve neutronikë të izoluarNjë përmbledhje e përditësuar e transportit të fushës, disipimit, reagimit të kores, evolucionit termik dhe ngadalësimit të rrotullimit.
  5. Gourgouliatos, De Grandis dhe Igoshev (2022) — Evolucioni i fushës magnetike në koren e yjeve neutronikë: jo vetëm efekti HallRoli i rrjedhjes së kores, deformimit plastik dhe evolucionit magnetik që nuk kufizohet vetëm te zhvendosja ideale Hall.
  6. Raynaud et al. (2020) — Formimi i magnetarëve përmes mekanizmit të dinamos konvektive në yjet protoneutronikëModelimi i forcimit të fushës magnetike përmes konveksionit dhe rrotullimit në yjet neutronikë të sapoformuar.
  7. Barrère et al. (2022) — Një skenar i ri për formimin e magnetarëve: mekanizmi i dinamos Tayler–Spruit në një yll protoneutronik, rrotullimi i të cilit u përshpejtua nga materia që bie sërishNjë mënyrë formimi e modeluar, ku materia që bie sërish përcjell moment këndor dhe ndihmon në forcimin e fushës.
  8. NOAA / NCEI — Pyetje të bëra shpesh rreth gjeomagnetizmitIntervali i përafërt i vlerave të fushës magnetike në sipërfaqen e Tokës dhe njësitë e matjes që përdoren për ta përshkruar atë.
  9. Nacionalinė stiprių magnetinių laukų laboratorija — Magnetų pradžiamokslisGausų perskaičiavimas į teslas ir iliustracinės magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) bei laboratorinių magnetinių laukų stiprumo vertės.
  10. Harding ir Lai (2006) — Stipriai įmagnetintų neutroninių žvaigždžių fizikaKvantinis kritinis laukas, nuo poliarizacijos priklausantis sklidimas, vakuumo efektai ir fotonų skilimas.
  11. Palmer ir kt. (2005) — Milžiniškas magnetaro SGR 1806–20 γ spindulių žybsnisPirminiai 2004 m. gruodžio 27 d. įvykio stebėjimai; apskaičiuotos energijos priklauso nuo prielaidų apie atstumą.
  12. Thompson ir Duncan (2001) — 1998 m. rugpjūčio 27 d. milžiniškas SGR 1900+14 žybsnis: II. Spinduliavimo mechanizmas ir fizikiniai šaltinio apribojimaiSilpstančios, pulsuojančios milžiniško žybsnio uodegos aiškinimas įkalinto ugnies kamuolio modeliu.
  13. Inan ir kt. (2007) — Stiprus dieninės apatinės jonosferos dalies sutrikdymas dėl magnetaro SGR 1806–20 milžiniško γ spindulių žybsnioIšmatuoti labai žemo dažnio radijo bangų sklidimo pokyčiai, sukelti padidėjusios atmosferos jonizacijos.
  14. Taverna ir kt. (2022) — Poliarizuoti magnetaro rentgeno spinduliaiIXPE atlikti nuo energijos priklausančios šaltinio 4U 0142+61 spinduliuotės poliarizacijos stebėjimai.
  15. Taverna ir kt. (2026) — Ilgos dvejopo spindulių lūžio vakuume paieškos magnetaruose: 1E 1547.0-5408 ir vis neaptinkamas neginčijamas įrodymasKodėl poliarizaciją būtina aiškinti atsižvelgiant ir į spinduliuojančios srities geometriją bei spinduliavimo modelius.
  16. Ejlli ir kt. (2020) — PVLAS eksperimentas: 25 metų pastangos išmatuoti magnetinį dvejopą spindulių lūžį vakuumeŽemėje atliekamų eksperimentų, kuriais siekiama aptikti magnetinį dvejopą spindulių lūžį vakuume, apžvalga.
  17. CHIME/FRB bendradarbiavimo grupė ir kt. (2020) — Ryškus milisekundžių trukmės Galaktikos magnetaro radijo žybsnis2020 m. balandžio mėn. SGR 1935+2154 radijo žybsnis ir jo sąsaja su greitaisiais radijo žybsniais.
  18. Bochenek et al. (2020) — Shpërthim i shpejtë radio i lidhur me një magnetar të GalaktikësVëzhgime të pavarura nga STARE2 që lidhin një shpërthim intensiv radio me një magnetar të njohur.
  19. Metzger et al. (2011) — Modeli i protomagnetarit për shpjegimin e shpërthimeve të rrezeve gamaModeli në të cilin një magnetar i sapoformuar dhe që rrotullohet me shpejtësi furnizon me energji një rrjedhë me energji të lartë; versioni paraprak i artikullit u botua në vitin 2010.
  20. Bernuzzi (2020) — Mbetjet nga bashkimi i yjeve neutronikëPërfundimet e mundshme të bashkimeve të yjeve neutronikë dhe varësia e tyre nga masa dhe fizika e lëndës së dendur.
  21. Bachetti et al. (2014) — Burim i rrezeve X me shkëlqim jashtëzakonisht të lartë, i fuqizuar nga akrecioni në një yll neutronikPulsacionet që vërtetojnë se në burimin me shkëlqim jashtëzakonisht të lartë M82 X-2, lënda akretohet nga një yll neutronik.
  22. King, Lasota dhe Middleton (2023) — Burimet e rrezeve X me shkëlqim jashtëzakonisht të lartëAkrecioni, shkëlqimi i dukshëm, drejtimi i rrezatimit dhe shpjegimet konkurruese të burimeve me shkëlqim jashtëzakonisht të lartë.
  23. Turolla, Zane dhe Watts (2015) — Magnetarët: fizika që shpjegon vëzhgimetShpjegimi i rrezatimit të vazhdueshëm, shpërthimeve të aktivitetit, flakërimeve gjigante dhe lëkundjeve.
  24. Mereghetti (2008) — Magnetët më të fuqishëm kozmikë: burimet e shpërthimeve të përsëritura të rrezeve gama të buta dhe pulsarët anomalë të rrezeve XHistoria e vëzhgimeve të SGR-ve dhe AXP-ve dhe interpretimi i tyre si yje neutronike, burimi i energjisë së të cilëve është fusha magnetike.
Të gjithë artikujt e këtij kapitulli
  1. Retë molekulare dhe protoyjet
  2. Yjet e sekuencës kryesore: shkrirja e hidrogjenit
  3. Rrugët e sintezës bërthamore
  4. Yjet me masë të vogël: gjigantët e kuq dhe xhuxhët e bardhë
  5. Yjet me masë të madhe: supergjigantët dhe supernovat nga kolapsi i bërthamës
  6. Yjet neutronike dhe pulsarët
  7. Magnetarët: fusha magnetike jashtëzakonisht të forta — ju jeni këtu
  8. Vrimat e zeza yjore
  9. Nukleosinteza: elementet më të rënda se hekuri
  10. Yje binare dhe dukuri ekzotike
Hyrje e kapitullitSeti “Universi”Kthehu lart ↑
Grįžti į tinklaraštį