Magnetar

Magnetar o magnetar [1]  es una estrella de neutrones con un campo magnético excepcionalmente fuerte (hasta 10 11 T ). Teóricamente, la existencia de magnetares se predijo en 1992 , y la primera evidencia de su existencia real se obtuvo en 1998 al observar un poderoso estallido de radiación gamma y rayos X de la fuente SGR 1900+14 en la constelación de Aquila . Sin embargo, el destello, que se observó el 5 de marzo de 1979, también está asociado con un magnetar. La vida útil de los magnetares es de aproximadamente 1 millón de años [2] . Los magnetares tienen el campo magnético más fuerte del universo [3] .

Descripción

Los magnetares son un tipo de estrella de neutrones poco conocido debido al hecho de que pocos están lo suficientemente cerca de la Tierra . Los magnetares tienen entre 20 y 30 km de diámetro, pero las masas de la mayoría superan la masa del Sol . El magnetar está tan comprimido que un guisante de su materia pesaría más de 100 millones de toneladas [4] . La mayoría de los magnetares conocidos giran muy rápidamente, al menos unas pocas revoluciones alrededor del eje por segundo [5] . Se observan en la radiación gamma , cercana a los rayos X , y no emiten radioemisión [6] . El ciclo de vida de una magnetar es bastante corto. Sus fuertes campos magnéticos desaparecen después de unos 10 mil años, después de lo cual cesa su actividad y la emisión de rayos X. Según una de las suposiciones, hasta 30 millones de magnetares podrían formarse en nuestra Galaxia durante todo el tiempo de su existencia [7] . Los magnetares se forman a partir de estrellas masivas con una masa inicial de unos 40 M ☉ [8] .

La primera llamarada poderosa conocida seguida de pulsaciones de rayos gamma se registró el 5 de marzo de 1979, durante el experimento "Konus", llevado a cabo en el AMS " Venera-11 " y " Venera-12 " y se considera la primera observación de un púlsar de rayos gamma, ahora asociado con un magnetar [ 9] :35 . Posteriormente, dichas emisiones fueron registradas por varios satélites en 1998 y 2004 .

Modelo Magnetar

La cantidad de energía que se libera en un destello típico, que dura unas décimas de segundo, es comparable a la cantidad que emite el Sol en todo un año. Estas increíbles liberaciones de energía pueden ser causadas por "starquakes": los procesos de ruptura de la superficie sólida (corteza) de una estrella de neutrones y la liberación de poderosas corrientes de protones desde su interior, que son capturadas por el campo magnético y emitidas en la gamma. y regiones de rayos X del espectro electromagnético.

Para explicar estos destellos, se propuso el concepto de magnetar, una estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente poderoso. Si una estrella de neutrones nace mientras gira rápidamente, entonces el efecto combinado de rotación y convección, que juega un papel importante en los primeros segundos de existencia de una estrella de neutrones, puede crear un poderoso campo magnético a través de un proceso complejo conocido como "activa". dinamo" (similar a cómo se crea un campo magnético dentro de la Tierra y el Sol). Los teóricos se sorprendieron de que tal dinamo, operando en el núcleo caliente (~ 10 10 K) de una estrella de neutrones, pudiera crear un campo magnético con una inducción magnética de ~ 10 15 Gs. Después del enfriamiento (después de varias decenas de segundos), la convección y la dinamo dejan de funcionar.

Otro tipo de objetos que emiten potentes rayos X durante las explosiones periódicas son los llamados púlsares de rayos X anómalos - AXP (Anómalos X-ray Pulsars). SGR y AXP tienen períodos orbitales más largos (2-12 s) que la mayoría de los radio púlsares convencionales. Actualmente se cree que SGR y AXP representan una sola clase de objetos (a partir de 2015, se conocen alrededor de 20 representantes de esta clase) [10] [11] .

Magnetares notables

A partir de agosto de 2021, se conocen treinta magnetares, de los cuales veinticuatro son generalmente aceptados por los astrónomos, y seis candidatos más están en espera de confirmación [12] .

Ejemplos de magnetares conocidos:

• SGR 1806-20 , ubicado a unos 50.000 años luz de la Tierra en el lado opuesto de nuestra Vía Láctea en la constelación de Sagitario . El 27 de diciembre de 2004 , la radiación de una explosión en la superficie de SGR 1806-20 llegó a la Tierra. En el rango gamma, la explosión fue más brillante que la luna llena. La magnetar emitió más energía en una décima de segundo (1,3⋅10 39 J ) que la que emite el Sol en 100 000 años (4⋅10 26 W × 3,2⋅10 12 seg = 1,3⋅10 39 J). Se cree que tal estallido es la mayor explosión en la galaxia desde que explotó la supernova SN 1604 , observada por Johannes Kepler en 1604 .
• SGR 1900+14 , a 20 mil años luz de distancia, ubicada en la constelación del Águila . Después de un largo período de bajas emisiones (explosiones significativas solo en 1979 y 1993), se intensificó en mayo-agosto de 1998, y la explosión, detectada el 27 de agosto de 1998, fue lo suficientemente fuerte como para obligar a la nave espacial NEAR Shoemaker a apagarse en para evitar daños. El 29 de mayo de 2008, el Telescopio Spitzer de la NASA detectó anillos de materia alrededor de esta magnetar. Se cree que este anillo se formó durante la explosión observada en 1998 [13] .
• 1E 1048.1-5937  es un púlsar anómalo de rayos X ubicado a 9 mil años luz en la constelación de Carina . La estrella a partir de la cual se formó la magnetar tenía una masa 30-40 veces mayor que la del Sol.

En septiembre de 2008, ESO informa sobre la identificación de un objeto que originalmente se pensó que era una magnetar, SWIFT J195509+261406 ; se detectó originalmente a partir de estallidos de rayos gamma (GRB 070610).

En diciembre de 2017, un grupo internacional de astrónomos confirmó que también hay una magnetar en el centro de la supernova DES16C2nm [14] [15] .

Se da una lista completa en el catálogo de magnetares [16] .

En marzo de 2020, se descubrió el magnetar anómalo SWIFT J1818.0-1607 .

El campo magnético más fuerte (1.600 millones de Tesla) es un sistema estelar binario conocido como Swift J0243.6+6124 en nuestra galaxia . [17]

Notas

1. ↑ En la literatura moderna en ruso, las formas de escribir a través de "e" y a través de "y" compiten. El papel de calco del inglés  prevalece en la literatura popular y en las noticias . magnetar  - " magnetar " , mientras que los especialistas se han inclinado recientemente a escribir " magn y alquitrán " ( ver, por ejemplo, Potekhin A. Yu. Physics of neutron stars // Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 180, p. 1279 —1304 ( 2010)). Los argumentos a favor de tal ortografía se dan, por ejemplo, en la revisión de S. B. Popov y M. E. Prokhorov (ver referencias).
2. ↑ Preguntas frecuentes: magnitares . 10 datos sobre los tipos más inusuales de estrellas de neutrones de Sergey Popov . Postnauka.ru (19 de octubre de 2015) . Consultado el 27 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2019. (Ruso)
3. ↑ Híbrido estelar: Pulsar más magnetar . Mecánica Popular . Mecánica Popular (31 de marzo de 2008). Consultado el 27 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2019. (Ruso)
4. ↑ En realidad, una sustancia no puede tener tal densidad con una masa corporal insuficientemente grande. Si una parte del tamaño de un guisante se aísla de una estrella de neutrones y se separa del resto de su sustancia, la masa restante no podrá mantener su densidad anterior y el "guisante" se expandirá explosivamente.
5. ↑ Mark A. Ajo. Magnetar (1999)  (inglés) . www.space-art.co.uk . Consultado el 17 de diciembre de 2007. Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2007.
6. ↑ Ginzburg V. L. "Mínimo físico" a principios del siglo XXI . elementy.ru . "Elementos de la Gran Ciencia" (21 de marzo de 2005). Consultado el 27 de septiembre de 2019. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2019. (Ruso)
7. ↑ Robert C. Duncan. Magnetares , Repetidores Gamma Suaves y Campos Magnéticos Muy Fuertes  . Página de inicio de Robert Duncan . Robert C. Duncan, Universidad de Texas en Austin (1998). Consultado el 4 de agosto de 2009. Archivado desde el original el 27 de febrero de 2012.
8. ↑ Observatorio Europeo Austral. ¿Cuánta masa hace un agujero negro?  (Inglés) . www.spaceref.com (19 de agosto de 2010). Fecha de acceso: 27 de septiembre de 2019.
9. ↑ Aleksey Poniatov. Impulsivo  // Ciencia y vida . - 2018. - Nº 10 . - S. 26-37 . (Ruso)
10. ↑ Potekhin A.Y., De Luca A., Pons J.A. Neutron Stars—Thermal Emitters  (ing.)  // Space Sci. Rvdo. : revista. - N. Y. : Springer, 2015. - Octubre ( vol. 191 , iss. 1 ). - P. 171-206 . -doi : 10.1007 / s11214-014-0102-2 . -arXiv : 1409.7666 . _
11. ↑ Mereghetti S., Pons JA, Melatos A. Magnetars: propiedades, origen y evolución  //  Space Sci. Rvdo. : revista. - N. Y. : Springer, 2015. - Octubre ( vol. 191 , iss. 1 ). - Pág. 315-338 . -doi : 10.1007 / s11214-015-0146-y . -arXiv : 1503.06313 . _
12. ↑ Catálogo en línea de McGill SGR/AXP . Consultado el 26 de enero de 2021. Archivado desde el original el 23 de julio de 2020. (indefinido)
13. ↑ Extraño anillo encontrado alrededor de Dead Star  (ing.)  (enlace no disponible) . Ciencia de la NASA (29 de mayo de 2008). Consultado el 29 de mayo de 2008. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2016.
14. ↑ Ruslán Zorab. Se ha encontrado un magnetar en el centro de la hipernova más distante . ciencia-desnuda.ru _ Ciencia al desnudo (21 de febrero de 2018). Consultado el 13 de marzo de 2018. Archivado desde el original el 13 de marzo de 2018. (Ruso)
15. ↑ M. Smith, M. Sullivan, R. C. Nichol, L. Galbany, C. B. D'Andrea. Estudiando el espectro ultravioleta de la primera supernova confirmada espectroscópicamente en el corrimiento al rojo dos  //  The Astrophysical Journal . — Publicación IOP , 2018-02-08. — vol. 854 , edición. 1 . — Pág. 37 . — ISSN 1538-4357 . doi : 10.3847 /1538-4357/aaa126 . Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2019.
16. ↑ Catálogo Magnetar en línea de McGill  . http ://www.física.mcgill.ca . McGill Pulsar Group (Última modificación: 2016-03-24). Consultado el 17 de diciembre de 2007. Archivado desde el original el 23 de julio de 2020.
17. ↑ Los astrónomos han encontrado el campo magnético más fuerte. Y su dueño es una estrella de neutrones // Ferra.ru , 15 de julio de 2022

Literatura

• Popov S. B. , Prokhorov M. E. Astrofísica de estrellas de neutrones individuales: estrellas de neutrones y magnetares silenciosas en radio  // Trudy SAISH. - M. : GAISH MGU, 2003. - T. 72 . — ISSN 0371-6791 . Archivado desde el original el 5 de octubre de 2016. (Ruso)
• Popov S. B. Superobjetos. Las estrellas son del tamaño de una ciudad. — M. : Alpina no ficción, 2019. — 240 p. - 3000 copias.  - ISBN 978-5-91671-490-6 . (Ruso)
• Mereghetti S. Los imanes cósmicos más fuertes: repetidores de rayos gamma suaves y púlsares de rayos X anómalos  //  The Astronomy and Astrophysics Review. - 2008. - Vol. 15 , núm. 4 . - pág. 225-287 . — ISSN 0935-4956 . -doi : 10.1007 / s00159-008-0011-z .  (enlace no disponible)
• Peter Douglas Ward, Donald Brownlee Tierras raras: por qué la vida compleja es poco común en el universo . Springer, 2000. ISBN 0-387-98701-0 .
• Chryssa Kouveliotou La conexión entre la estrella de neutrones y el agujero negro . Springer, 2001. ISBN 1-4020-0205-X .
• Sistema de datos astrofísicos de la NASA (ADS): Katz, JI, Ap.J. 260, 371 (1982)
• NASA ADS, 1999: Descubrimiento de un magnetar asociado con el repetidor de gamma suave SGR 1900+14
• Chryssa Kouveliotou, Robert Duncan y Christopher Thompson, "Magnetars", Scientific American, feb. 2003, págs. 34-41 (PDF)
• Robert C. Duncan y Christopher Thompson. Formación de estrellas de neutrones muy fuertemente magnetizadas: implicaciones para los estallidos de rayos gamma  // Revista astronómica  :  revista. - 1992. - 10 de junio ( vol. 392 , n. 1 ). -P.L9- L13 .
• Extraña estrella pulsante desconcierta a los astrónomos : se descubrió que un magnetar emite ondas de radio, contrariamente a las teorías anteriores.
• 04/04/07: Los satélites de rayos X capturan a Magnetar en la gigantesca estrella 'Hipo'

Enlaces

• Origin of magnetars , CNN (2 de febrero de 2005).
• The Brightest Blast , Sky and Telescope (18 de febrero de 2005). Archivado desde el original el 16 de mayo de 2008. Consultado el 17 de abril de 2009.
• Resuelta la creación de magnetares Formados cuando las estrellas más grandes explotan 
• NASA: descubrimiento de "Magnetar" resuelve misterio de hace 19 años  (ing.) /webarchive/
• Robert C. Duncan, Universidad de Texas en Austin : 'Magnetars', Soft Gamma Repeaters & Very Strong Magnetic Fields  / webarchive/

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