Vajon egy erős rádiókitörés kiszabadulhat-e egy magnetár mágneses teréből?

3967

Az erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok, az úgynevezett magnetárok lehetnek a felelősek a távoli, erőteljes rádiókitörések egy részéért, de vajon pontosan hogyan hozzák létre a gyors rádiókitöréseket ezek a különleges objektumok?

Egy magnetár művészi illusztrációja (Forrás: ESA)

Kozmikus rejtély

Amikor a Tejútrendszerben talált gyors rádiókitörésről kiderült, hogy egy magnetár okozza, úgy látszott, hogy megoldódott a gyors rádiókitörések rejtélye – legalábbis egy részüké. Ezeknek az ultrasűrű csillagmaradványoknak a mágneses tere százmilliószor erősebb, mint az ember által valaha készített legerősebb mágneseké. De ahogyan az az asztrofizikában gyakran előfordul, egy rejtély megoldása újabbakat vet fel: vajon hogyan hozzák létre a magnetárok ezeket az erőteljes, rövid rádióimpulzusokat, és vajon a magnetár felszínének közeléből vagy az őt körülvevő anyagból származnak-e?

A galaxisunkban felfedezett első gyors rádiókitörés röntgen- és rádiócsillagászati adatai. A magnetár a szupernóva-maradvány közepén látható fényes, világoskék röntgenforrás
(Forrás: Zhou et al. 2020)

Andrei Beloborodov (Max Planck Institut für Astrophysik, Németország) a The Astrophysical Journal Letters című lapban megjelent cikkében nemrég azt vizsgálta, hogy egy magnetár felszínén létrejövő gyors rádiókitörés kikerülhet-e az égitest magnetoszféráján túlra. (A magnetoszféra az a tartomány, ahol a töltött részecskék a magnetár erőteljes mágneses terének engedelmeskedve mozognak.)

A Jupiter magnetoszférájának illusztrációja az éjszakai égbolton. Bár egy magnetár magnetoszférája fizikailag kisebb, a mágneses tere sokkal erősebb (Forrás: NASA/ESA)

A magnetoszférák fontos szerepet játszanak a Naprendszerben: a Földé megvéd bennünket a Nap nagy energiájú részecskéitől, a Jupiter magnetoszférája pedig akkora, hogy csodásan beragyogná az égboltot, ha a szemünk képes lenne érzékelni a rádióhullámokat. Egy magnetár magnetoszférája sokkal furcsább, mint ezek a közeli példák. A központban lévő, erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillag elektronokból és pozitronokból álló plazmát hoz létre, amely kitölti a magnetoszférát, és megakadályozhatja, hogy a magnetár felszíne közelében keletkező rádiókitörés sugárzása kijusson az űrbe.

Beloborodov plazmafizikai egyenletek segítségével igyekezett megtudni, hogy egy rádiókitörés hogyan léphet kölcsönhatásba egy magnetár magnetoszférájában lévő töltött részecskékkel és mágneses terekkel. A kifelé haladó rádiósugárzás összenyomja a magnetoszférát, és a mágneses terek, valamint a plazma átveszi a lendületét. Az oszcilláló elektronok és pozitronok gammasugárzást bocsátanak ki, amelyből még több elektron és pozitron jön létre – részecskék és gammasugarak áradatát elindítva –, amelyek szétszórják a rádióhullámot, és elszívják annak energiáját. A rádióimpulzus nem menekülhet: Beloborodov kutatásai szerint rendkívül valószínűtlen, hogy egy gyors rádiókitörés kikerüljön a magnetoszféra szorításából, ha az a magnetár felszínétől számított 100 ezer kilométeren belül keletkezik.

Van még mit megtudnunk

Bár Beloborodov eredményei kizárják, hogy egy magnetoszféra belső részéből gyors rádiókitörés energiája jusson ki, egy magnetár más módon is táplálhat egy ilyen kitörést. Egy másik lehetőség, hogy a gyors rádiókitörés a magnetártól jóval távolabb jön létre, ahol a magnetoszférikus kitörések összeütköznek a magnetárból áramló „széllel”.

A CHIME rádiótávcső-hálózat Kanadában
(Forrás: Andre Renard / Dunlap Institute / CHIME Collaboration)

Szerencsére a CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) teleszkóp készen áll arra, hogy új megfigyelésekkel bővítse több száz gyors rádiókitörést tartalmazó archívumát, így hamarosan megtalálhatjuk ezeknek a titokzatos eseményeknek a forrását, és megérthetjük a mögöttük rejlő bonyolult fizikát.

Az eredményeket közlő szakcikk a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg 2021 novemberében.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás