Eksperimenter afslører, hvordan kraftige magnetiske felter genereres i kølvandet på supernovaer

Et hold af astrofysikere fra Max Planck Institute for Astrophysics i Garching, Tyskland, og University of Chicago, har udført eksperimenter, der afslører, hvordan magnetfelterne fra ekstremt kraftige magnetarer genereres. Magnetarer er en sjælden type neutronstjerne, der rummer de stærkeste magnetfelter, der er kendt i universet. De er født i supernovaeksplosioner, den katastrofale død af massive stjerner. Forsøgene viser, at magnetfeltet i magnetarer genereres af en kraftig dynamo drevet af neutronstjernens hurtige rotation og dens intense magnetfelt. Resultaterne af eksperimenterne er publiceret i tidsskriftet Science.

Magnetarer er en type neutronstjerne, de kollapsede kerner af massive stjerner, der er eksploderet som supernovaer. Neutronstjerner er ekstremt tætte objekter med en masse på omkring 1,4 gange Solens masse, men kun en diameter på omkring 20 kilometer. Magnetarer er en særlig klasse af neutronstjerner, der besidder ekstremt stærke magnetfelter, med styrker fra 10^14 til 10^16 Gauss. Dette er omkring en billion gange stærkere end Jordens magnetfelt.

Oprindelsen af ​​det magnetiske felt i magnetarer er ikke godt forstået. En mulighed er, at feltet genereres af en dynamo-proces, der ligner den, der genererer Solens og Jordens magnetfelt. I denne proces inducerer rotationen af ​​neutronstjernen elektriske strømme i det elektrisk ledende plasma, der fylder dens indre. Disse strømme danner så et magnetfelt, som igen forstærker stjernens rotation.

Eksperimenterne udført af teamet af astrofysikere giver bevis for dynamomekanismen i magnetarer. Eksperimenterne blev udført ved hjælp af en kraftig laser til at skabe et plasma, der efterligner forholdene inde i en neutronstjerne. Laseren blev fokuseret på et lille mål, hvilket skabte et hot spot med en temperatur på flere millioner grader Celsius. Dette hot spot producerede et stærkt magnetfelt, som blev målt af en række magnetiske sonder placeret rundt om målet.

Forsøgene viste, at magnetfeltstyrken steg med plasmaets rotationshastighed. Dette er i overensstemmelse med dynamomekanismen, som forudsiger, at magnetfeltstyrken skal være proportional med rotationshastigheden. Forsøgene viste også, at magnetfeltet blev genereret af strømmen af ​​elektriske strømme i plasmaet.

Resultaterne af eksperimenterne giver stærke beviser for dynamomekanismen som oprindelsen til magnetfeltet i magnetarer. Denne mekanisme menes også at være ansvarlig for dannelsen af ​​magnetiske felter i andre typer neutronstjerner og pulsarer.