مگنتارها، ستارههای نوترونی هستند که قویترین میدانهای مغناطیسی جهان را دارند.
با استفاده از فضاپیمای تصویربرداری قطبسنجی پرتو ایکس ناسا (IXPE)، اخترشناسان مشاهدههای دقیقی از یک ستاره مرده بسیار مغناطیسی به نام مگنتار انجام دادهاند که در حال انفجار و بروز فعالیت شدید بود. این مشاهدهها اولین باری است که قطبیدگی پرتوهای ایکس از یک مگنتار در فاز فعال یا انفجاری اندازهگیری میشود.
مگنتاری که توسط IXPE رصد شد، 1E ۱۸۴۱-۰۴۵ نام دارد؛ این ستاره نوترونی در فاصله حدود ۲۸ هزار سال نوری از زمین در خرابههای ابرنواختر Kes ۷۳ قرار دارد و زمانی که در ۳۰ مرداد ۱۴۰۳ به طور ناگهانی فعال شد، اخترشناسان را شگفتزده کرد.
میشلا ریگوسلی، رهبر تیم و پژوهشگر موسسه ملی اخترفیزیک (INAF) گفت: «این اولین بار است که توانستهایم قطبیدگی یک مگنتار در حالت فعال را مشاهده کنیم و این امکان را برای ما فراهم کرد تا مکانیزمها و هندسه انتشار نور در این حالتهای فعال را محدود کنیم.» او افزود: «حالا جالب خواهد بود که 1E ۱۸۴۱-۰۴۵ را وقتی به حالت خاموش خود بازگشت، زیر نظر بگیریم و تغییرات ویژگیهای قطبیده آن را بررسی کنیم.»
چگونه مگنتارها به قویترین ستارههای جهان تبدیل میشوند؟
مثل همه ستارههای نوترونی، مگنتارها زمانی شکل میگیرند که ستارههایی با جرمی حداقل ده برابر خورشید، سوخت هستهای خود را تمام کنند. با اتمام سوخت، فشار تابشی که سالها از هسته به بیرون میآمد و جلوی فشار جاذبه را میگرفت، قطع میشود.
در نتیجه، هسته ستاره به سرعت فرو میریزد و موجهای شوکی را در لایههای بیرونی ستاره ایجاد میکند که انفجار ابرنواختری عظیمی را به دنبال دارد و بیشتر جرم ستاره را به فضا پرتاب میکند، درست مانند آنچه در Kes ۷۳ رخ داده است.
آنچه باقی میماند هستهای به عرض حدود ۲۰ کیلومتر است اما جرمی بین یک تا دو برابر خورشید دارد. ماده داخل ستاره نوترونی چنان متراکم است که اگر یک قاشق چایخوری از آن به زمین آورده شود، وزنی معادل ۱۰ میلیون تن خواهد داشت، یعنی برابر وزن حدود ۸۵۰۰۰ نهنگ آبی بالغ.
(اعتبار تصویر: رابرت لیا (ساخته شده با کانوا))
از دیگر پیامدهای فروپاشی هسته ستاره این است که خطوط میدان مغناطیسی آن فشرده میشوند و هرچه خطوط میدان مغناطیسی به هم نزدیکتر شوند، میدان مغناطیسی قویتر میشود. بنابراین، ستارههای نوترونی قویترین میدانهای مغناطیسی شناختهشده در جهان را دارند.
مگنتارها این موضوع را به اوج میرسانند و میدانهای مغناطیسیشان تا یک تریلیون برابر قویتر از میدان مغناطیسی زمین است. این محیطهای مغناطیسی اطراف مگنتارها بینظیر و فراتر از توان تولیدی بشر روی زمین هستند.
(اعتبار تصویر: مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا)
اخترشناسان با اندازهگیری جهتبندی منظم یا «قطبیدگی» نور منتشرشده از این ستارگان میتوانند سرنخهایی درباره این میدانها و محیط اطرافشان به دست آورند.
وقتی مگنتارها در حالت فعال و انفجاری هستند، انرژیای تا هزار برابر بیشتر از حالت آرام خود آزاد میکنند، اما مکانیزم دقیق افزایش این انرژی هنوز ناشناخته است و مشاهداتی مانند این میتوانند به فهم بهتر کمک کنند.
تیم تحقیقاتی دریافت که پرتوهای ایکس از 1E ۱۸۴۱-۰۴۵ در انرژیهای بالاتر بیشتر قطبیده میشوند، اما زاویه قطبیدگی در طول افزایش انرژی ثابت میماند. این موضوع نشان میدهد اجزای تولیدکننده پرتوها به هم مرتبط هستند و قویترین و پیچیدهترین بخش انرژی به شدت تحت تأثیر میدان مغناطیسی مگنتار است.
نتایج این پژوهش در تاریخ ۷ خرداد در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
ناسا برای نخستین بار توانسته است نور قطبیده (polarized) منتشر شده از یک مگنتار فعال را با تلسکوپ پرتو ایکس IXPE مشاهده و اندازهگیری کند. مگنتارها نوعی ستاره نوترونی با قویترین میدانهای مغناطیسی در جهان هستند که پس از انفجاری شدید و فعال شدن، پرتوهای ایکس ساطع میکنند. این مشاهدات به دانشمندان کمک میکند تا بهتر مکانیزمهای تولید این انرژی و ساختار میدان مغناطیسی این ستارگان را درک کنند. ستاره نوترونی مگنتار 1E ۱۸۴۱-۰۴۵ که در بقایای یک ابرنواختر در فاصله حدود ۲۸ هزار سال نوری از زمین قرار دارد، نمونهای است که در مرداد ۱۴۰۳ انفجاری عظیم داشته است. این انفجارها باعث تولید پرتوهای ایکس با ویژگیهای خاص میشوند که مطالعه آنها میتواند به فهم بهتر چرخه حیات این ستارگان و رفتارهای پیچیده میدان مغناطیسیشان کمک کند. همچنین، ستارههای نوترونی با جرم بسیار فشردهای دارند و چگالی ماده آنها چنان زیاد است که تنها یک قاشق چایخوری از ماده آنها معادل وزن چندین هزار نهنگ آبی است. در نهایت، این یافتهها گامی مهم در درک بهتر پدیدههای اخترفیزیکی مربوط به مگنتارها به شمار میرود.
