Krátký gama záblesk zachycený letos na jaře zřejmě pochází z kolize neutronových hvězd, ve které vznikl magnetar

21. 11. 2020

Magnetary Neutronové hvězdy

Astronomové v dubnu detekovali nezvyklý záblesk z hlubokého vesmíru. Nejprve vesmírný teleskop Swift zachytil krátký gama záření. Potom se do pozorování zapojily další teleskopy zkoumající jiné části elektromagnetického spektra a před astronomy postupně začal vznikat obraz události, která k nezvyklému záblesku vedla - zrod magnetaru.

Kilonova, vznik magnetaru

Image credit: NASA, ESA, W. Fong (Northwestern University), and T. Laskar (University of Bath, UK)

Pulzar
Rotující neutronové hvězdy, které naším směrem vysílají proudy radiace vycházející z jejich pólů, se jeví jako pulzující hvězdy. Pulzary mají pravidelnou a specifickou periodu rotace a mohou být využívány k orientaci sond ve vesmíru. 

Rentgenový pulzar
Některé neutronové hvězdy vydávají rentgenové záření. Jedná se zpravidla o binární systémy, kde neutronová svou gravitací vysává materiál ze svého souseda. Tento materiál vytváří akreční disk kolem neutronové hvězdy. Čím blíž, tím rychleji rotuje a více se zahřívá, a to až do extrémních teplot, kdy dochází k emisi rentgenového záření.

Milisekundový pulzar
Neutronové hvězdy, které se kolem svojí osy otočí za kratší dobu, než je 10 milisekund jsou označovány jako milisekundové. Vědci předpokládají, že se jedná o hodně staré neutronové hvězdy, které v průběhu svojí existence zrychlily svou rotaci. Pravděpodobnou příčinou zrychlení je pohlcování rychle rotujícího materiálu z disku kolem hvězdy.

Pavoučí pulzary
Binární systémy, kde je sekundární hvězda částečně degenerovaná, jsou označovány jako pavoučí (spider pulsars). Pokud je sekundární hvězda menší než 0,1 slunečních hmotností, je primární neutronová hvězda označena jako černá vdova.

Magnetar
Magnetar je neutronová hvězda s extrémně silným magnetickým polem, které dosahuje až k 1011 tesla. I tyto hvězdy rotují vysokou rychlostí.

Samotný krátký záblesk gama záření zachycený teleskopem Swift (Neil Gehrels Swift Observatory) ještě nebyl natolik výjimečný. Až následná pozorování teleskopem Hubble ukázala na nečekanou intenzitu záblesku v blízkém infračerveném světle. Ta totiž neodpovídala tomu, co astronomové viděli v rentgenovém a rádiovém spektru. Tomu, co k pozorovanému záblesku mohlo vést, se vědci věnovali v nové studii publikované v magazínu The Astrophysical Journal. 

Dlouhé záblesky gama záření (delší než 2 sekundy) zřejmě pochází ze supernov typu II a vznikají při kolapsu jádra masivní hvězdy. Krátké gama záblesky jsou pravděpodobně způsobeny kolizí neutronových hvězd. Spojení dvou neutronových hvězd se také jeví jako nejpravděpodobnější vysvětlení pozorovaného záblesku, avšak s neobvyklým výsledkem.

Kolize neutronových hvězd může vést ke vzniku černé díry, nebo další neutronové hvězdy. Rozhodujícím faktorem je hmotnost výsledného tělesa - pokud přesahuje zhruba 2,5 až 3 hmotnosti Slunce, vzniká černá díra. Neutronové hvězdy takto vznikají spíš vzácně, většinou jsou to černé díry. 

V tomto případě došlo ke vzniku ještě vzácnějšího objektu - masivní neutronové hvězdy s extrémním magnetickým polem. Neočekávaná energie záblesku tak zřejmě mohla pocházet z interakce tohoto silného magnetického pole a materiálu, který kolize vrhla do okolí.