Astronomowie odkryli najsilniejsze znane pole magnetyczne we Wszechświecie

{reklama-artykul}To niesamowite, jakie obiekty można zaobserwować w kosmosie – planety o naprawdę unikatowych cechach i zjawiskach pogodowych (na niektórych pada deszcz w postaci żelaza), planety o gigantycznych rozmiarach, gwiazdy w porównaniu do których Słońce jest ziarnkiem piasku czy też czarne dziury, które pochłaniają wszystko, co się do nich zbliży. Niektóre z tych ciał trudno sobie wyobrazić. Trudno wyobrazić sobie też obiekt o najsilniejszym polu magnetycznym we Wszechświecie.

Magnetyczny rekordzista

Co jest obiektem o najsilniejszym polu magnetycznym we Wszechświecie? Gwiazda neutronowa GRO J1008-57. Jednak o tym, że jej pole magnetyczne jest rekordowo silne, przekonano się dopiero teraz. To za sprawą przeprowadzonych przez astronomów badań silnych sygnałów w postaci promieniowania rentgenowskiego, które z niej pochodziły. Na podstawie tych badań udało się określić, że pole magnetyczne GRO J1008-57 jest dziesiątki milionów razy silniejsze niż jakiekolwiek pole magnetyczne stworzone eksperymentalnie w ziemskich laboratoriach.

Dokładniej mówiąc, GRO J1008-57 jest pulsarem rentgenowskim. To szczególny typ układu podwójnego, który składa się z gwiazdy neutronowej o bardzo silnym polu magnetycznym oraz gwiazdy ciągu głównego.

Charakterystyczna gwiazda

Czemu pulsar rentgenowski zawdzięcza swoją nazwę? W skrócie, w układzie tym materia z gwiazdy ciągu głównego zbiera się wokół dysku gwiazdy neutronowej, tworząc dysk akrecyjny. Niemniej, materia z dysku przyciągana jest na powierzchnię gwiazdy neutronowej tylko do biegunów magnetycznych. Opadająca na bieguny materia wytwarza promieniowanie rentgenowskie emitowane w wąskich wiązkach wzdłuż osi biegunów magnetycznych. Jako że gwiazda neutronowa szybko się obraca a jej bieguny magnetyczne nie leżą na te samej osi co oś obrotu gwiazdy, ta z naszej perspektywy zdaje się pulsować, okresowo kierując wiązki promieniowania rentgenowskiego w naszą stronę niczym latarnia morska w stronę morskich statków.

Schemat przedstawiający gwiazdę neutronową pulsara rentgenowskiego. Kolorem zielonym oznaczono jej oś obrotu, białym reprezentacyjne linie pola magnetycznego, zaś niebieskim słupy emitowanego promieniowania rentgenowskiego. | Źródło: Wikimedia Commons/Mysid/Jm smiths (CC BY-SA 3.0)

Rzecz jasna, ziemskie teleskopy są w stanie promieniowanie rentegowskie omawianego pulsara wykryć. Zespół astronomów z Chińskiej Akademii Nauk oraz Uniwersytetu Eberharda Karola w Tybindze postanowił ten fakt wykorzystać, by obliczyć siłę pola magnetycznego GRO J1008-57.

Siła miliarda Tesli

Gdy promieniowanie GRO J1008-57 dotarło do Ziemi w sierpniu 2017 roku, astronomowie obserwowali pulsara z pomocą chińskiego obserwatorium rentgenowskiego Insight (znanego też jako Hard X-ray Modulation Telescope). Wówczas dostrzegli szczególną sygnaturę zwaną CRSF (ang. cyclotron resonant scattering feature) – zjawisko występujące wtedy, gdy fotony promieniowania rentgenowskiego rozpraszają elektrony plazmy w silnym polu magnetycznym, blisko powierzchni pulsara rentgenowskiego.

Na podstawie energii zjawiska CRSF, które wynosiło 90 keV (kiloelektronowoltów), badacze obliczyli, że siła pola magnetycznego GRO J1008-57 wynosi aż miliard Tesli. To zatem zdecydowanie najsilniejsze znane pole magnetyczne we Wszechświecie. Dla porównania, najsilniejsze pole magnetyczne wytworzone dotychczas w laboratorium miało „zaledwie” 1200 Tesli.

Chociaż GRO J1008-57 dysponuje najsilniejszym znanym polem magnetycznym, teoretyzuje się, że gdzieś w kosmosie mogą występować jeszcze silniejsze pola magnetyczne. Istnieje szansa, że jeszcze inny typ gwiazd neutronowych – magnetary, generują pola magnetyczne o sile nawet 100 miliardów Tesli. Kto wie, może kiedyś uda się to potwierdzić.

Źródło: Chińska Akademia Nauk