Chandra-observationer afslører ekstraordinær magnetar

I 2020, astronomer føjede et nyt medlem til en eksklusiv familie af eksotiske objekter med opdagelsen af ​​en magnetar. Nye observationer fra NASAs Chandra X-ray Observatory hjælper med at understøtte ideen om, at det også er en pulsar, hvilket betyder, at den udsender regelmæssige lysimpulser.

Magneter er en type neutronstjerne, en utrolig tæt genstand, der hovedsageligt består af tætpakket neutron, som dannes fra den kollapsede kerne af en massiv stjerne under en supernova.

Det, der adskiller magnetarer fra andre neutronstjerner, er, at de også har de kraftigste kendte magnetfelter i universet. For kontekst, styrken af ​​vores planets magnetfelt har en værdi på omkring en Gauss, mens en køleskabsmagnet måler omkring 100 Gauss. Magneter, på den anden side, har magnetfelter på omkring en million milliarder Gauss. Hvis en magnetar var placeret en sjettedel af vejen til Månen (ca. 40, 000 miles), det ville slette data fra alle kreditkort på jorden.

Den 12. marts 2020, astronomer opdagede en ny magnetar med NASAs Neil Gehrels Swift Telescope. Dette er kun den 31. kendte magnetar, ud af de cirka 3, 000 kendte neutronstjerner.

Efter opfølgende observationer, forskere fastslog, at dette objekt, døbt J1818.0-1607, var speciel af andre grunde. Først, det kan være den yngste kendte magnetar, med en alder anslået til at være omkring 500 år gammel. Dette er baseret på, hvor hurtigt rotationshastigheden aftager, og antagelsen om, at den blev født med at dreje meget hurtigere. For det andet den spinder også hurtigere end nogen tidligere opdaget magnetar, roterer en gang rundt hvert 1,4 sekund.

Chandras observationer af J1818.0-1607 opnået mindre end en måned efter opdagelsen med Swift gav astronomer det første højopløselige billede af dette objekt i røntgenstråler. Chandra-dataene afslørede en punktkilde, hvor magnetaren var placeret, som er omgivet af diffus røntgenstråling, sandsynligvis forårsaget af røntgenstråler, der reflekterer støv i nærheden. (Noget af denne diffuse røntgenstråling kan også komme fra vinde, der blæser væk fra neutronstjernen.)

Harsha Blumer fra West Virginia University og Samar Safi-Harb fra University of Manitoba i Canada har for nylig offentliggjort resultater fra Chandra-observationerne af J1818.0-1607 i The Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Dette sammensatte billede indeholder et bredt synsfelt i det infrarøde fra to NASA-missioner, Spitzer Space Telescope og Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE), taget før magnetarens opdagelse. Røntgenbilleder fra Chandra viser magnetaren i lilla. Magnetaren er placeret tæt på Mælkevejsgalaksens plan i en afstand på omkring 21, 000 lysår fra Jorden.

Andre astronomer har også observeret J1818.0-1607 med radioteleskoper, såsom NSF's Karl Jansky Very Large Array (VLA), og fastslået, at det afgiver radiobølger. Dette indebærer, at den også har egenskaber svarende til en typisk "rotationsdrevet pulsar, "en type neutronstjerne, der udsender stråler af stråling, der detekteres som gentagne emissionsimpulser, mens den roterer og sænker farten. Kun fem magnetarer inklusive denne er blevet registreret til også at fungere som pulsarer, udgør mindre end 0,2 % af den kendte neutronstjernepopulation.

Chandra-observationerne kan også give støtte til denne generelle idé. Safi-Harb og Blumer undersøgte, hvor effektivt J1818.0-1607 omdanner energi fra dens faldende spinhastighed til røntgenstråler. De konkluderede, at denne effektivitet er lavere end den, der typisk findes for magnetarer, og sandsynligvis inden for det område, der findes for andre rotationsdrevne pulsarer.

Eksplosionen, der skabte en magnetar af denne alder, forventes at have efterladt et sporbart affaldsfelt. For at søge efter denne supernova-rest, Safi-Harb og Blumer så på røntgenbillederne fra Chandra, infrarøde data fra Spitzer, og radiodata fra VLA. Baseret på Spitzer- og VLA-dataene fandt de mulige beviser for en rest, men i forholdsvis stor afstand fra magnetaren. For at kunne dække denne afstand skulle magnetaren have rejst med hastigheder, der langt overstiger de hurtigste kendte neutronstjerner, selv hvis det antages, at det er meget ældre end forventet, hvilket ville give mere rejsetid.