NY stjärntyp upptäckt

 

En magnetar är en neutronstjärna med ett onormalt starkt magnetfält, cirka 1000 gånger starkare än en ordinär neutronstjärna

Magnetarer sig  är de starkaste magneterna i universum. Dessa supertäta, avsomnande stjärnor med extremt starka magnetfält finns i hela galaxen men astronomerna förstår inte exakt hur de bildas. Nu har forskare med hjälp av teleskop runt hela jorden, däribland anläggningarna vid Europeiska sydobservatoriet (ESO), undersökt en stjärna som troligen kommer att utvecklas till en magnetar i framtiden. Därmed har en ny typ av stjärna upptäckts – massiva magnetiska heliumstjärnor – som kan hjälpa oss att förstå magnetarers ursprung.

Trots att stjärnan HD 45166 har observerats i över hundra år har dess egenskaper inte kunnat förklaras i konventionella stjärnmodeller. Utöver att stjärnan ingår i ett dubbelstjärnsystem är rik på helium och är några gånger tyngre än solen har kunskapen om den varit mycket liten.

Shenar som för närvarande finns vid Centre for Astrobiology i Madrid i Spanien hade studerat liknande heliumrika stjärnor tidigare och trodde studier av magnetfältet i dubbelstjärnområdet  kunde lösa problemet. Man vet att magnetfält påverkar stjärnors beteende och detta skulle förklara varför klassiska modeller inte kan beskriva HD 45166, vilken finns 3 000 ljusår bort i Enhörningens stjärnbild. Jag kommer ihåg att jag fick en insikt när jag läste om forskningen: tänk om själva stjärnan är magnetisk? beskriver Shenar .

Shenar och hans forskargrupp observerade stjärnan med flera teleskop jorden runt. De huvudsakliga observationerna gjordes i februari 2022 med ett instrument på Canada-France-Hawaii Telescope som detekterar och mäter magnetiska fält. Forskarna använde även arkivdata tagna med FEROS-instrumentet (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) på ESO:s La Sillaobservatorium i Chile.

När observationerna var gjorda bad Shenar sin forskarkollega Gregg Wade, expert på stjärnors magnetfält vid Royal Military College i Kanada att undersöka datan. Wade bekräftade Shenars misstanke att stjärnan var magnetiskt.

Forskarna fann att stjärnan har ett extremt starkt magnetfält med en flödestäthet på mindre än 43 000 gauss, vilket innebär att HD 45166 är den mest magnetiska massiva stjärnan som man känner till. Hela ytan på denna heliumstjärna har ett magnetfält som är nästan 100000 gånger starkare än jordens skrev Pablo Marchant, astronom vid KU Leuven Institute of Astronomy i Belgien.

Observationen är därmed den första av en massiv magnetisk heliumstjärna. Stjärnan ger också ledtrådar till hur magnetarer, kompakta döda stjärnor med ett magnetfält mer än en miljon gånger starkare än det i HD 45166, bildas. Forskarnas beräkningar visar att denna stjärna troligen kommer att sluta sitt liv som magnetar. När den kollapsar under sin egen gravitation kommer magnetfältet att förstärkas och till slut blir stjärnan en mycket kompakt kärna med en magnetisk flödestäthet av omkring 100 000 miljarder gauss.

Shenar och hans forskargrupp fann även att HD 45166 har massa dubbelt så stor som solens och att dess kompanjon  kretsar mycket längre bort än tidigare varit känt. Dessutom indikerar studien att HD 45166 bildades genom att två mindre, heliumrika stjärnor, smälte samman.

Bild vikipedia Illustratörs intryck av HD 45166

Mysteriet med de snabbt uppkomna och snabbt avslutade radiosignalerna därutifrån löst

 

En radioblixt (Fast Radio Burst, FRB) är ett astrofysikaliskt fenomen av en kort puls av radiovågor med varaktighet på bara några millisekunder. Källan till  fenomenet man först lyckades lokalisera det från är att det skedde i avlägsna galaxer och var extremt intensiva.  Men 2020 upptäcktes en radioblixt, FRB 200428 i vår egen galax. Källan upptäcktes vara från  en magnetar på ett avstånd av cirka 30000 ljusår bort från oss. Men orsaken till blixten är okänd. Fenomenet med snabba radiosprängningar är ett av de största olösta  mysterierna inom modern astrofysik.

Hittills har man ansett att källan för fenomenen är magnetarer. Den senaste upptäckten, där dr Marcin Gawroński från NCU Institute of Astronomy vid fakulteten för fysik, astronomi och informatik Nicolaus Copernicus University (Torun, Polen  gjort en  delvis revidering av denna uppfattning om dessa snabba radiosprängningarna (FRB) av millisekunder långa radiostrålningssprängningar som registreras på radiovågsfältet.

De är extremt kraftfulla utkaste under millisekunder där lika mycket energi som vår sol genererar på en månad kastas ut under någon millisekund. Fenomenets omfattning är svår att föreställa sig. Forskare är inte säkra på vad som orsakar sprängningarna. Astrofysiker har olika hypoteser som kan förklara deras bildande och utkast. I teorierna har även förekomsten av utomjordiska civilisationer ingått. Hittills har dock magnetarer ansetts som den troligaste källan till FRB.

" Magnetarer är neutronstjärnor med extremt starka magnetfält, de bildas efter supernovaexplosioner", säger dr Gawronski. "Hittills har flertalet  forskare varit överens om att de är källan till FRBs. För att producera en FRB är det nödvändigt med en enorm mängd energi Energi som snabbt  släpps fri och kastas ut. De enda källorna för denna typ som vi känner till är antingen magnetfälten i ett kluster av neutronstjärnor – magnetarer – eller gravitationsenergin i svarta hål." "Många frågor sig hur magnetaren kan spränga ut så stark strålning då magnetarer antas varit källan till sprängningarna. DEt mystiska är att inte alltid magnetarer finns där sprängningen uppkom, tankar finns därför att de bildats på ett klassiskt sätt, det vill säga efter en explosion av en massiv stjärna," förklarar Dr Gawronski. "Massiva stjärnor med kort existens av endast tiotals miljoner år efter deras bildande och som avslutar de sina liv i en supernovaexplosion.

Om vi avvisar möjligheten att det pågår ett stjärnornas krig ganska nära oss, där planeter förstörs – en sådan hypotes kanske inte enbart är science fiction, eftersom många forskare misstänker att FRB kan vara teknosignaturer – men det finns även  flera andra hypoteser.

" Teoretiskt sett kan en ny magnetar ha uppkommit ur en gammal stjärna, eller mer exakt från explosionen av en vit dvärg. Ett sådant fenomen kan uppstå i ett binärt system, där en vit dvärg långsamt "förstör" sin följeslagare och vid någon tidpunkt överstigs den massa för vilken dess stabila struktur kan existera. Då exploderar denna instabila dvärg i en termonukleär explosion, under vilken en neutronstjärna  kan bildas, till exempel en magnetar, förklarar Dr Gawronski. "----Enligt nuvarande teorier är magnetarer aktiva i bara några miljoner år efter tillblivelsen. Effekterna eller resterna av en sådan explosion bör märkas, men hittills har ingenting sådant observerats."

Den andra möjliga förklaringen är sammanslagningen av två kompakta, gamla stjärnor – vita dvärgar och/eller neutronstjärnor – och bildandet av ett ungt objekt ett så kallat kilonovafenomen (kilonova kommer att beskrivas den 6 mars i denna blogg) . Chansen att en sådan händelse inträffar i vårt "lokala" universum är dock ganska liten.

Astronomernas upptäckt är lika intressant som mystisk. För närvarande är en sak säker — sprängningarna är resultatet av något ännu inte bevisat okänt fenomen. Astrofysikernas arbete kan bidra till dess beskrivning och undersökning. De nuvarande och aktuella resultaten har publicerats i tidskriften Nature.

Bild vikipedia. FRB 010724 (även kallad Lorimer burst efter upptäckaren) var den första radioblixt man upptäckte detta skedde 2001. Man kan se att vågor med hög frekvens har anlänt före de med lägre frekvens. Denna dispersion kan användas för att uppskatta avståndet till källan.

Magnetarers magnetism i förhållande till sin storlek är svår att förstå.

 

Bortsett från svarta hål är troligen magnetarer de mest extrema stjärnorna i universum. Med en diameter som är mindre än längden på Manhattan i New York innehåller de mer massa än vår sol och utsöndrar ibland och sporadiskt de största magnetfältet av alla kända objekt – mer än 10 biljoner gånger starkare än en kylskåpsmagnet och snurrar runt sin axel med några sekunders mellanrum.

 

En magnetar är en typ av neutronstjärna. En rest av en supernovaexplosion. Magnetarer är så starkt magnetiserade att även blygsamma störningar i magnetfältet kan orsaka utbrott av röntgenstrålning som håller på sporadiskt i veckor eller månader och kan upptäckas från jorden fast källan ligger miljarder ljusår bort.

Dessa kompakta stjärnor tros också vara källan till vissa typer av korta gammablixtar (GRBs) blixtar av mycket energirik strålning som har förbryllat astronomer sedan de först upptäcktes på 1970-talet. Flera av dessa gigantiska magnetarers flares har upptäckts i Vintergatan. Men eftersom de är så intensiva att de mättar detektorer, och observationerna i galaxen skyms av damm har rymdforskaren Kevin Hurley vid University of California, Berkeley och ett internationellt team av astronomer letat efter samma utbrott i galaxer utanför vår egen Vintergatan.

 

Insatsen har lönat sig. En kort gammablixt som upptäcktes den 15 april förra året från en galax 11,4 miljoner ljusår bort visar en tydlig signatur som Hurley tror kan hjälpa astronomer att lättare hitta magnetarskurar och slutligen samla in de data som behövs för att kontrollera de många teorier som förklarar magnetarer och deras gammastrålningsbloss. Se denna länk från NASA där mer information om forskningen finns och en film som visar utbrottet.

De flesta av dessa utbrott varar mindre än cirka två sekunder och kallas då korta GRBs: Dessa inträffar när ett par neutronstjärnor kretsar spiralformat in i varandra och går samman. Astronomer bekräftade detta scenario för åtminstone några korta GRBs under 2017 när en bristning följde ankomsten av gravitationsvågor som ringar i rumtiden vilket producerades när neutronstjärnor gick samman 130 miljoner ljusår bort.

En spännande händelse men vi förstår inte allt om detta fenomen som magnetarer innebär. Se (min anm.) länken ovan där mer beskrivs av fenomenet och hur man arbetar vidare för att förstå.

Bild från vikipedia på en konstnärs uppfattning om en magnetar med magnetfältslinjer.

Långt därute har två neutronstjärnan krockat och gett svårförklarlig stor infraröd strålning

 

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner och utspridda rester efter supernovan. Neutronstjärnefusioner (supernovor) är mycket sällsynta men är oerhört viktiga eftersom forskarna tror att de är en av de viktigaste källorna till tunga element i universum, såsom guld och uran.

En magnetar är en neutronstjärna med ett onormalt starkt magnetfält cirka 1000 gånger starkare än i en ordinär neutronstjärna. Magnetarer har existerat i teorin sen början av 90-talet men det var först 1998 som teorierna bekräftades om dess existens då en magnetar fick ett utbrott vars effekt passerade genom vårt solsystem. När dessa utbrott sker utsöndras enorma mängder röntgenstrålning och gammastrålning.

Neutronstjärnor som krockar resulterar i ett fyrverkeri och en så  kallad kilonova blir följden. Den energi som utlöstes då lyser en kort stund upp 100 miljoner gånger starkare än vår sol. En intensiv gammastrålning blir följden.

Nyligen dök något oväntat upp i Hubbles sökfält. En översvallande strålning från efterverkningarna av en explosion som sträckte sig från röntgenstrålfältet till radiovågor och även infraröd strålning. Strålningen var 10 gånger starkare än väntat för kilonovor. Utan Hubble skulle gammablixten ha dykt upp som många andra och forskarna skulle inte ha känt till den bisarra infraröda komponenten som Hubble upptäckte.

Den mest rimliga förklaringen är att det var en kollision mellan två neutronstjärnor och resultatet av detta blev att de smälte samman för att bilda en mer massiv neutronstjärna. En händelse som vi nu såg men som skett för 10-miljarder år sedan (avståndet till källan i ljusår).

I maj 2020 nådde ljuset från detta jorden och upptäcktes först av NASA:s Neil Gehrels Swift Observatory. Forskare anlitade snabbt andra teleskop – inklusive NASA:s rymdteleskop Hubble, radioobservatoriet Very Large Array, W.M. Keck-observatoriet och dess nätverk av observatorium inklusive det globala teleskopet Las Cumbres Observatory – för att studera explosionens efterdyningar och galaxen där händelsen skedde. Men det var Hubbleteleskopet som gav överraskningen.

 

Baserat på röntgen- och radioobservationer från de andra observatorierna var astronomer förbryllade över vad de såg med Hubble: det stora infraröda utsläppet var 10 gånger starkare än väntat. Dessa resultat utmanar konventionella teorier om vad som händer i efterdyningarna av ett kort gammastrålutsläpp. En möjlighet är att observationerna visar på födelsen av en massiv, mycket magnetiserad neutronstjärna som kallas en magnet. Utan Hubble skulle gammablixten ha dykt upp som många andra och astronomen Fong och hennes team skulle inte ha känt till det bisarra infraröda beteendet. "Det är fantastiskt för mig att efter 10 år av studier av samma typ av fenomen uppleva att vi upptäcker ett aldrig tidigare skådat beteende som detta," sade Fong. "Det avslöjar bara den mångfald av explosioner som universum är kapabel att producera, vilket är mycket spännande." 

Fong och hennes team har diskuterat flera möjligheter att förklara den ovanliga ljusstyrka i det infraröda fältet som Hubble upptäckte. Medan de flesta korta gammablixtarna förmodligen resulterar i ett svart hål kan de två neutronstjärnorna som slogs samman i detta fall ha kombinerats för att bilda en magnetar, en supermassiv neutronstjärna med ett mycket kraftfullt magnetfält.

Kanske inte så konstigt med explosioner av detta slag och andra  (min anm.) tänk på BigBang det var en helt annan explosion. Kunde den ske i ett ingenting och resultera i en verklighet är ovanstående en svag explosion. Tänk även på att om allt kunde komma till i en explosion från ingenstans som uppstod och varade en nanosekund och kanske mindre bör en implosion även vara möjlig på samma korta tid. Innebärande att allt, vi och hela universum skulle kunna försvinna på ett ögonblick när som helst.

Bild från vikipedia. En konstnärs intryck visar två små men mycket täta neutronstjärnor vid den punkt där de går samman och exploderar.

Tre utbrott på 40 år men otroligt energirika och korta. Välkommen till en magnetar.

Tre gånger under de senaste 40 åren har mycket kraftfulla gammastrålningsfacklor bombarderat vår plats i rymden. Det är dock inga farliga utbrott för oss. Dess varaktighet är enbart ungefär en tiondel av en sekund. Vi kan kanske säga att vi har haft tur som upptäckt tillfällena.


Men de är mycket mer kraftfulla utbrott av strålning mot den som vi kan uttrycka vanliga gammastrålningen i bakgrunden i universum.


Första utslaget vi upptäckte med våra instrument skedde den 5 mars 1979 så det är inga vanliga händelser därefter har det upptäckts ytterligare två utbrott.

Utbrotten kommer från  magnetarer vilka snurrande sänder ut enormt mycket energi efter några okända omvälvande händelser i dess inre.

En magnetar är en neutronstjärna med ett mycket starkt magnetfält cirka 1000 gånger starkare än hos en ordinär neutronstjärna. Nu har astrofysiker en ny teori om vad dessa omvälvande händelser är.  

Man tror att utbrotten beror på spänningar som har byggts upp i magnetarernas komplexa magnetfält. Det går till viss del att jämföra med jordskalv på jorden då neutronstjärnor har en fast skorpa som (tror man) spricker under utbrotten.

 Under dessa utbrott frigörs stora mängder gammastrålning (från dess inre) elektroner och positroner får fri fart  vilket resulterar i en extremt energirik strålning under en bråkdels sekund följt av en avtagande mängd strålning (troligen sluts sprickan snabbt igen därav den korta tid utbrottet sker, vi ska komma ihåg att neutronstjärnor är slutstadiet av en stjärna där neutroner är hårt packade samman innebärande att en kubikcentimeter materia vägen 1 miljard ton min anm)

För att läsa mer om den forskning som bedrivits om fenomenet se här.

Bild från vikipedia på uppbyggnaden av en neutronstjärna. En magnet är troligast likartat uppbyggd men här sker något som ger utbrott enligt ovan vilket enligt mig bör teoretiskt ge tanken att alla neutronstjärnor potentiellt är möjliga att bli magnetarer.

Det kom en kraftfull radiosignal från yttre rymden.

Fyra miljarder ljusår bort i riktning mot Tranans stjärnbild skedde något vi ännu inte kan förklara.


Under en millisekund uppstod en gång radiostrålningsblixt vilken nu efter fyra miljarder ljusår nått oss och upptäcktes av radioteleskopi västra Australien.

Sedan dess (upptäckten gjordes i september 2018) har nya observationer bara ökat mysteriet säger Emily Petroff  verksam vid Amsterdams universitet en av de ledande experterna på snabba radiovågskurar från rymdens djup.


Den stora galax varifrån skuren kom är faktiskt ganska tråkig (en ordinär galax min anm.) ”, säger Bannister en av rapportskrivarna om fenomenet. ”De flesta stjärnor i universum finns i galaxer som denna. Ovanligt är bara skuren som har fått namnet FRB 121102 ”.


Galaxen är ungefär tusen gånger mer massiv än dvärggalaxen (i närområdet) varifrån FRB 121102 kom.


I teorin bildas få stjärnor i en dvärggalax i annat fall skulle fenomenet kunna förklaras som magnetarers utsläpp av radiostrålning. Men det bör inte finnas en magnetar i en dvärggalax utan de få vi upptäckt finns i stora galaxer där stjärnbildningen är stor och även stjärnor dör i stort antal.  Stor omsättning av stjärnor är anledningen till magnetarer novor och neutronstjärnor bildas betydligt oftare än i en dvärggalax. Ingen magnetar har ännu upptäckts i en dvärggalax.


Få magnetarer överhuvudtaget har upptäckts därute. Men jag undrar ändå (min anm) om inte dessa skulle kunna finnas i vilken galax som helst med de rätta förutsättningarna. Det behövs ju bara rätt sort av nova för att det ska ske att en magnetar uppstår. 

För min del anser jag att detta skeende är av större möjlighet i en galax där det finns många miljarder stjärnor men lika möjligt är att skeendet kan ske i en galax med några tusen stjärnor. Det har inte med galaxens storlek om det sker utan med rätt förutsättningar anser jag.

Bild en illustration av magnetar hur verklighetstroget denna är vet ingen.

Fotonbombning sker ner i Vintergatans svarta hål Sagittarius A*

En neutronstjärna med ett onormalt starkt magnetfält upp till cirka 1000 gånger starkare än hos en ordinär neutronstjärna kallas magnetar.


Teorin om magnetarers existens har funnits sedan början av 1990-talet. Men dess existens bevisades först  1998 då en magnetar fick ett utbrott som kunde ses från vårt solsystem. Man kan se det som att teorin om svarta hål först nu bevisats genom att det nu lyckats att fotografera ett svart hål. Tidigare var även svartahål enbart en teori.


Men nu var det utbrott från magnetarer vi skulle se på.  När dessas utbrott sker utsöndras enorma mängder röntgen och gammastrålning.


Magnetarer uppkommer liksom neutronstjärnor utifrån stjärnor med en massa 8–20 gånger så stora som solen när dessa kollapsar i slutet av sin existens i en typ 2-supernova. Om den neutronstjärna som de då blir roterar tillräckligt fort så uppkommer ett starkt magnetfält där fältlinjerna i stjärnan förvrängs medan de på utsidan av denna är ordnade. Under det att denna neutronstjärna nu blir en magnetar kommer denna under sina första levnadssekunder som sådan att avge en kägla med radiostrålning liksom en pulsar gör (pulsar är något annat se här).


Men till skillnad mot en pulsar övergår magnetaren till att bara avge svag röntgenstrålning varvad med större utbrott emellanåt.


 Efter en tid av cirka 10 000 år har därefter en magnetar gjort av med så mycket av sin energi att den inte längre får några utbrott. Baserat på antalet kända magnetarer och deras ungefärliga aktiva livslängd beräknas det finnas cirka 30 miljoner magnetarer i Vintergatan varav nästan alla är inaktiva.


Den  29 April 2013 upptäckte  Chandra X-Ray Observatory en då detta tog en bild i riktning mot det man ansåg  vara ett svart hål i Vintergatans centrum, Sagitarrius A*.  Det svarta hål man ansåg och anser finns där och förhoppningsvis kan fotografera i framtiden.


Det visade sig att det fanns två magnetarer i närområdet. Fotonerna av denna strålning kunde även efter beabetning av bilderna ses försvinna in i det man antar är ett svart hål. Läs mer och se bilder  på detta fenomen  här. 


Observera att det svarta hål som nyligen fotograferats inte var det som finns i vår Vintergatas centrum utan ett som befinner sig i mitten av galaxen Messier 87 M87. 

Bild från vikipedia som visar magnetfältet från en magnetar.

Att den teoretiska magnetaren fanns bekräftades först under 1990-talet.

1979 misstänktes existensen av magnetarer då stjärnan SGR 0526–66 upptäcktes. Sammanlagt har nu 12 magnetarer upptäckts den senaste 2002.

Men bekräftelsen av att det var magnetarer vilka var teoretiska konstruktioner kom inte förrän på 1998 då  en magnetars utbrott av röntgen och gammastrålning passerade oss.

En magnetar är en neutronstjärna med ca 1000 gånger starkare magnetfält än vanliga neutronstjärnor. DE hittills upptäckta finns i vintergatans närområde.

Teorin är att dessas utbrott av röntgen och gammastrålning beror på processer i dess starka magnetfält. Under en enda sekund sänder magnetaren ut lika mycket energi som vår sol på en million år gör på en yta av ca 3,5 kvadratmeters yta.

Ännu vet man för lite om magnetarer för att ge en fullständig förklaring till dess existens eller hur processerna fungerar.

Neutronstjärnor och dess konsekvenser mm.

Vid slutet av en stjärnas liv kan den bli en neutronstjärna. Detta sker om det yttre lagret av dess hölje stöts bort och dess inre då imploderar och den har en viss storlek och först blir en supernova. Alla imploderande åldrande stjärnor blir inte detta. 

Men då så sker blir stjärnan en hårdförpackad neutronsamling kallad en neutronstjärna. Storleken blir enbart 20 km  diameter. Vikt en miljard ton per kubikcentimeter. Gravitationen 200 miljarder högre än här på Jorden.

I början som neutronstjärna kan rotationshastigheten bli flera hundra varv i sekunden med temperatur på mellan 10-100 miljoner grader C. Plus att det utgår  stark gamma och röntgenstrålning. Antalet av dessa kollapsade stjärnor är i vår Vintergata ca 2000 st.

Utöver det har ca 600 neutronstjärnor i andra galaxer hittats. Bland dessa sammanlagt ca 2600 neutronstjärnor är 29 stycken klassificerade som  Magnetarer.

En magnetar är en neutronstjärna med ett onormalt starkt magnetfält ca 100 gånger starkare än  det som kan ses som normalt magnetfält (eller vanligast) från en neutronstjärna. Magnetarer utsöndrar stor gamma och röntgenstrålning.

För information om en nyupptäckt magnetar följ följande länk.