Az éjszakai égbolt csillogó pontjai, a galaxisok spirálkarjai és a kozmikus porfelhők mind a kozmosz lenyűgöző szépségéről tanúskodnak. De a csillagászati jelenségek között léteznek olyan extrém objektumok, amelyek a fizika határait feszegetik, és az emberi képzeletet is meghaladják. Ezek a magnetárok, az univerzum legerősebb mágnesei. Bár nevükben is benne van a mágnesesség, erejük és működésük messze túlmutat mindenen, amit a földi körülmények között tapasztalhatunk.
Mi is az a Magnetár?
A magnetárok egy speciális típusú neutroncsillagok. Neutroncsillagok akkor keletkeznek, amikor egy hatalmas csillag – amely a Nap tömegének legalább nyolcszorosát birtokolja – élete végén, üzemanyagának kiégése után szupernóvaként felrobban. A robbanás során a csillag külső rétegei az űrbe szóródnak, míg a magja saját gravitációja alatt összeomlik. Ez az összeomlás olyan sűrű anyagot hoz létre, amelyben az atomok elektronjai és protonjai neutronokká préselődnek össze. Egy tipikus neutroncsillag mindössze 20 kilométer átmérőjű, de akár másfél-kétszerese is lehet a Nap tömegének. Képzeljük el: egy cukorkockányi neutroncsillag anyag akár egymilliárd tonnát is nyomhat!
Azonban nem minden neutroncsillag magnetár. Ahhoz, hogy egy neutroncsillag magnetárrá váljon, rendkívül gyorsan kell forognia a születésekor, és különösen erős mágneses mezővel kell rendelkeznie. A „normál” neutroncsillagok mágneses mezője is elképesztően erős, a földi mágneses mező milliószorosa. A magnetárok esetében azonban ez az érték billió-, vagy akár kvadrilliószorosára is nőhet! Ezek a gigantikus mágneses mezők kvadrillió gauss nagyságrendűek, ami felfoghatatlan erő. Összehasonlításképpen: egy átlagos hűtőmágnes mágneses tere néhány tized gauss, míg egy orvosi MRI berendezés mágneses ereje is „csupán” 1,5-3 tesla, ami 15-30 ezer gaussnak felel meg. A magnetárok ereje tehát milliárdszorosan meghaladja a legerősebb földi technológiával előállított mágneses teret is.
A Magnetárok Felfedezése és Jellegzetességei
Az első magnetárra utaló jeleket az 1970-es években észlelték, de valódi természetüket csak az 1990-es évek elején ismerték fel. A csillagászok eleinte furcsa, ismétlődő röntgen- és gammasugárzási kitöréseket észleltek, amelyek nem illeszkedtek semmilyen ismert asztrofizikai jelenséghez. Később rájöttek, hogy ezek a kitörések a magnetárok felületén bekövetkező „csillagrengések” eredményei. A rendkívül erős mágneses mező torzítja a csillag kérgét, és amikor ez a feszültség túl nagyra nő, a kéreg megrepedhet, hatalmas energia felszabadulását eredményezve sugárzás formájában. Ezek a kitörések akár másodpercekig is eltarthatnak, de fényességük ideiglenesen felülmúlhatja egy egész galaxisét.
A magnetárok másik jellegzetes tulajdonsága az SGR-ek (Soft Gamma Repeaters) és AXP-k (Anomalous X-ray Pulsars) kategóriájába sorolásuk. Az SGR-ek szabálytalan időközönként rövid, intenzív gammasugárzási kitöréseket produkálnak, míg az AXP-k röntgenpulzárok, amelyek lassabb, de mégis szabálytalan pulzációt mutatnak. A kutatók úgy vélik, hogy mindkét típus ugyanazok az objektumok, csupán a mágneses mező és a kéregréteg kölcsönhatásának különböző fázisaiban vannak.
A Magnetárok Kialakulása és Fejlődése
A magnetárok keletkezésének pontos mechanizmusa még mindig a kutatás tárgya. Az egyik vezető elmélet szerint a csillag magjának összeomlása során, a szupernóva robbanás idején rendkívül erős turbulencia és konvekció lép fel. Ez a kaotikus mozgás felerősíti a csillag kezdeti mágneses mezőjét, és dinamóhatás révén extrém erősségűvé teszi azt. Más elméletek a csillag kezdeti mágneses terének rendkívüli erősségét vagy a gyors forgást emelik ki, mint kulcsfontosságú tényezőt.
A magnetárok nem örökké sugároznak ilyen intenzíven. Mágneses mezejük idővel gyengül, és végül „nyugdíjas” neutroncsillagokká válnak, amelyek már nem mutatnak olyan drámai kitöréseket. A magnetárok élettartama viszonylag rövid, valószínűleg csak néhány ezer, vagy néhány tízezer év. Ez a rövid élettartam, valamint a ritka keletkezési gyakoriság magyarázza, miért figyeltek meg eddig viszonylag kevés magnetárt a Tejútrendszerben és más galaxisokban.
Miért Fontosak a Magnetárok Kutatása?
A magnetárok tanulmányozása számos okból kiemelten fontos a csillagászat és az asztrofizika számára.
Először is, a magnetárok extrém körülményeikkel egyedülálló laboratóriumot biztosítanak a fizika törvényeinek tesztelésére. A rendkívül erős mágneses mezőben a plazma viselkedése, a kvantum-elektrodinamika (QED) hatásai, és az anyag tulajdonságai olyan módon módosulnak, amelyet máshol nem tudunk megfigyelni vagy reprodukálni. Segítségükkel jobban megérthetjük, hogyan viselkedik az anyag a legextrémebb nyomáson és mágneses térben.
Másodszor, a magnetárok szerepet játszhatnak az univerzum energiabalanszában. Hatalmas energiájú kitöréseikkel jelentősen hozzájárulhatnak a kozmikus sugárzás egy részének keletkezéséhez és eloszlásához.
Harmadszor, a magnetárok megfigyelése segít a csillagok evolúciójának és a szupernóva-robbanások folyamatainak jobb megértésében. A szupernóvák kulcsszerepet játszanak az elemek teremtésében és szétoszlatásában, amelyek nélkül a földi élet sem létezne.
Végül, a magnetárok az úgynevezett gyors rádiókitörések (FRB-k) lehetséges forrásai is lehetnek. Az FRB-k rendkívül rövid, de intenzív rádióhullám-kitörések, amelyek eredete a mai napig rejtély. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy egyes FRB-k magnetárokról származhatnak, ami forradalmasíthatja az FRB-k megértését.
A Jövő Kutatási Irányai
A magnetárok kutatása továbbra is rendkívül aktív terület. A jövőbeli megfigyelések, különösen az új generációs röntgen- és gammacsillagászati obszervatóriumok, valamint a rádiótávcsövek, várhatóan további áttöréseket hoznak majd. A kutatók reménykednek abban, hogy a részletesebb adatok segítségével pontosabb képet kapnak a magnetárok bólsejeiről, mágneses mezőinek evolúciójáról, és a gyors rádiókitörésekkel való esetleges kapcsolatukról.
Összefoglalva, a magnetárok a kozmosz hihetetlen, de mégis valós jelenségei. Erejük és hatásuk túlmutat a puszta képzeleten, és rávilágítanak az univerzum végtelen titkaira. Ahogy egyre jobban megértjük őket, úgy tágul a kozmikus megértésünk is, és egyre közelebb kerülünk ahhoz, hogy megfejtsük a világegyetem legmélyebb rejtélyeit. Ezek az óriásmágnesek nem csupán elképesztő égitestek, hanem kulcsok is ahhoz, hogy jobban megértsük a tér és idő, az anyag és energia, valamint a fizika alapvető törvényeinek komplex kölcsönhatását.
A magnetár azért mágneses mert neutronláncokat tartalmaz. A neutronláncok hoszúsága földi körülmények között olyan 10-50 közötti érték, ezek atommagok. És nem igazi neutronok, mert földi viszonyok között a (mag) elektronok átlagosan kettő protonnal osztoznak. Most ehhez azért hozzá kell tennem, hogy kvarkos neutronok egyáltalán nem léteznek és a magban csak kizárólag proton tórusz láncocskák és az ezeket összekötő, ragasztó magelektronok léteznek. Tehát kvarkok sem és gluonok sem léteznek. Valamint a negyedik típusú erős kölcsönhatás sem létezik. Az elektronok ragasztó hatása azért tűnik egy külön és különösen nagyon erős kölcsönhatásnak, mert atommagnyi közelségben vannak egymáshoz, magyarul a protonok a magelektronok belsejében foglalnak helyet, mivel mindketten tóruszok.
Mivel a neutroncsillagban már nincs osztozkodás, mert minden proton megkapta az elektron borítását (a héjelektronok jóvoltából), az így kialakult hosszabb neutronláncok a nyomás hatására rendeződnek és a mágneses polaritás az egekbe nőhet. Így néz ki a neutroncsillag belső szerkezete egy kis darab modellen:
http://astrojan.nhely.hu/neutroncsillag.jpg
ahol a piros tóruszok az elektronok és a kisebb kék tórusok a protonokat jelölik
Egy megfelelően nagy neutroncsillagban (pl a nagyobbb fekete lyukakban) a növekvő nyomás olyan mértékben rendezheti ezt a ‘kristályos’ szerkezetet, hogy akár egy mágneses lézerhatás alakulhat ki.
Ja, igen, a fekete lyukak természetesen nem mások, mint egy hatalmas neutroncsillag, csak már nem látszik, mert a képzeletbeli eseményhorizontja eltakarja előlünk. A fényét.
Nagyon szépen köszönjük ezt a tartalmas és informatív hozzászólást, igazán hasznos kiegészítés!