Magnetar

Maʼlum eng kuchli magnitlar va ulardan biri galaktika boʻylab chaqnagan kun

Qadamma-qadam

Shahar kattaligidagi magnit

Magnetar — maʼlum eng kuchli magnit maydonli neytron yulduz. SGR 1806-20 ning maydoni taxminan 2×10¹⁵ gauss: Yernikidan toʻrt kvadrillion marta kuchli.

Neytron yulduz — ulkan yulduz yadrosi qulaganda qoladigan narsa: taxminan 24 km lik sharga joylangan 1,4 Quyosh massasi. Ularning koʻpchiligining magnit maydoni Yernikidan taxminan trillion marta kuchli. Maʼlum 3 000 ga yaqin neytron yulduzdan 30 tachasining maydoni bundan ham yuz–ming marta kuchli. Ularni magnetar deyiladi.

Taxminan 28 000 yorugʻlik yili uzoqlikda, Oʻqotar yulduz turkumidagi SGR 1806-20 eng kuchlilaridan biri. Uning maydoni taxminan 2×10¹⁵ gauss. Yerniki yarim gauss, muzlatkich magnitiniki yuzga yaqin, hozirgacha qurilgan eng kuchli doimiy magnitniki esa, AQSH Milliy kuchli magnit maydonlar laboratoriyasida, 455 000.

Magnetarga shunchalik yaqinda atomlarning oʻzi ham maydon boʻylab ingichka ignalarga choʻziladi. Hatto 1 000 km uzoqda ham maydon bir necha milliard gauss boʻlib qolardi: har qanday tirik mavjudot atomlarini buzishga yetadi.

Sekin va tormozlanayotgan aylanish

Yosh neytron yulduzlarning koʻpchiligi soniyasiga koʻp marta aylanadi. Magnetarlar esa sekin, har 2 dan 12 soniyagacha bir marta aylanadi, chunki ulkan maydonlari tormoz vazifasini bajaradi: yulduz aylanganda maydoni zaryadli zarralarni koinotga uloqtiradi va ular aylanishni olib ketadi.

Buralgan maydon

Ichkarida maydon yanada kuchli va chigal deb hisoblanadi. Tashqariga yoʻl ochar ekan, u yulduz ustidagi kuch chiziqlarini buraydi va ular mahkamlangan qattiq poʻstloqni zoʻriqtiradi.

Neytron yulduzning poʻstlogʻi qalinligi taxminan bir kilometrlik qattiq qobiq boʻlib, temirga boy yadrolardan iborat, poʻlatdan ancha mustahkam panjara. Magnit maydon undan oʻtadi va unga mahkamlangan.

Magnetarlarda maydon yulduz ichida yanada kuchli va chigal deb hisoblanadi. Yillar davomida u sekin tashqariga yoʻl ochib, poʻstloqni sudraydi va sirt ustida halqa hosil qiluvchi kuch chiziqlarini buraydi. Buralgan chiziqlar elektr toklarini olib oʻtadi, toklar esa poʻstloqni qizdiradi: magnetarlar rentgenda sekinlashayotgan aylanishi toʻlay oladiganidan koʻra yorqinroq nur sochadi. Ularni aylanish emas, magnetizm quvvatlaydi.

Bu yerda koʻrsatilgan buralish gʻoyani koʻrsatish uchun, asosiy tushuntirish aytganidek chizilgan (Tompson, Lyutikov va Kulkarni 2002). Maydonning oʻzini hech kim koʻra olmaydi.

Yulduz zilzilalari

Zoʻriqish haddan oshsa, poʻstloq yoriladi. Har bir yulduz zilzilasi maydonni silkitadi va soniyaning oʻndan biricha davom etadigan rentgen va gamma nurlar chaqnashini chiqaradi.

Magnetarlar dastlab mana shu chaqnashlar orqali payqalgan. 1979-yilda sunʼiy yoʻldoshlar osmonning ayni bir joylaridan kelgan qisqa, takrorlanuvchi gamma chaqnashlarni tutgan va ularning manbalari yumshoq gamma-takrorlagichlar deb atalgan: SGR 1806-20 dagi SGR shu.

Odatiy chaqnash soniyaning oʻndan biricha davom etadi va Quyosh kunlardan oylargacha chiqaradigan energiyani asosan rentgen nurlari koʻrinishida chiqaradi. Magnetar uygʻonganda haftalar davomida yuzlab chaqnash otib, keyin yillab jim turishi mumkin. Eng maʼqul tushuntirish: zilzilada yer yorilgani kabi poʻstloq maydon zoʻriqishi ostida sinadi, uning ustidagi kuch chiziqlari esa birdan yangi shaklga oʻtib, energiyasini chiqaradi.

Yoriq va chaqnashlar chizilgan, olti marta sekinlashtirilgan.

Ulkan chaqnash

2004-yil 27-dekabrda SGR 1806-20 hammasini birdan qoʻyib yubordi. Soniyaning beshdan biri davomida u 28 000 yorugʻlik yili uzoqlikdan Yerdan qaraganda toʻlin oydan yorqinroq boʻldi: Quyosh tizimidan tashqaridan koʻrilgan eng yorqin chaqnash.

Ulkan chaqnash Yerga 21:30 UT da yetib keldi. U deyarli butunlay koʻzga koʻrinmas gamma nurlaridan iborat edi, ammo soniyaning beshdan biri davomida Yerga toʻlin oy nuridan koʻproq energiya olib keldi (Palmer va boshq. 2005). U koinotdagi deyarli barcha gamma detektorlarni toʻyintirib yubordi va hatto Yer atmosferasining yuqori qatlami — ionosferani ham gʻalayonga soldi.

U maydonning yillar davomida zoʻriqqan katta qismi uzilib, birdan yangi shaklga oʻtganda roʻy bergan va yorugʻlik tezligining sezilarli ulushi bilan modda bulutini otib chiqargan deb hisoblanadi.

Chaqnash gamma nurlaridir, och binafsha rangda chizilgan va taxminan besh marta sekinlashtirilgan.

Pulslanuvchi dum

Chaqnashdan soʻng maydon ushlab turgan olovli shar olti daqiqacha nur sochdi va yulduzning har 7,56 soniyalik aylanishi uni biz tomon burganda yorqinlashdi.

Birinchi chaqnash soniyaning beshdan biri davom etdi. Undan keyin taxminan 380 soniyada soʻnadigan, har 7,56 soniyada koʻtarilib-pasayadigan yumshoqroq yogʻdu keldi: yulduzning oʻz aylanishi.

Tushuntirish — tutqun olovli shar: sirtning shundoq ustida maydonning yopiq halqalariga tushib qolgan, yuzlab million darajali elektronlar, pozitronlar va gamma nurlardan iborat shar. Oʻz bosimi uni bir zumda portlatib yuborgan boʻlardi; uni faqat shunday kuchli maydon ushlab tura oladi. Tashqaridan ichkariga sovigan sari yogʻdusi soʻndi, yulduzning aylanishi esa uni goh Yer tomon, goh undan burdi.

Bu yerda olovli shar yulduzning bir tomonida chizilgan; uning haqiqiy shakli nomaʼlum. Dum haqiqatdagidan taxminan toʻrt marta tez oʻtadi.

Yulduz jarangladi

Dumda rentgen nurlari doimiy chastotalarda, soniyasiga 18 dan 1 840 martagacha lipilladi: poʻstloq zilziladan hali ham titrardi, xuddi urilgan qoʻngʻiroqdek.

Dumning rentgen nurlarini aniq vaqt boʻyicha oʻlchagan sunʼiy yoʻldoshlar ularning doimiy chastotalarda lipillashini topdi: soniyasiga 18, 26, 30, 92, 150, 625 va 1 840 marta (Israel va boshq. 2005; Strohmayer va Watts 2006). Shunga oʻxshash toʻplam 1998-yilda SGR 1900+14 ning ulkan chaqnashida ham topilgan edi.

Ular neytron yulduz poʻstlogʻining bir yarmi ikkinchisiga qarshi oldinga-orqaga buralishi mumkin boʻlgan usullariga mos keladi — xuddi seysmologlar zilziladan keyin Yerning jaranglashini oʻqib, uning ichida nima borligini bilganidek. Neytron yulduzning ichini birinchi marta shunday tekshirish mumkin boʻldi.

Bu chastotalar biz eshita oladigan ohanglardir. Ovoz yoqilganda ular bu yerda ohanglar boʻlib yangraydi; balandligi shartli. Poʻstloqning buralishi koʻz ilgʻashi uchun sekinlashtirib chizilgan.

Ogʻir elementlar

Chaqnash modda ham otib chiqardi. Taxminan oʻn daqiqadan keyin xira gamma yogʻdu unda yangi hosil boʻlgan ogʻir elementlar borligini koʻrsatdi: Yer massasining taxminan uchdan biri.

Chaqnash neytronlarga boy modda bulutini yorugʻlik tezligining sezilarli ulushi bilan otib chiqardi. Eski yozuvlarni qayta koʻrib chiqqan astronomlar chaqnashdan taxminan oʻn daqiqa oʻtib eng kuchli boʻlgan kechroq va xiraroq gamma yogʻduni topdi.

Uning yorqinligi va vaqt boʻyicha oʻzgarishi yangi hosil boʻlgan ogʻir yadrolarning radioaktiv yemirilishiga mos keladi: oltin, platina va uranni yaratuvchi neytronlarni tez tutib olish, yaʼni r-jarayon. Quyosh massasining taxminan milliondan biri, Yer massasining uchdan biri hosil boʻldi (Patel va boshq. 2025). Bunday ulkan chaqnashlar Somon Yoʻlidagi eng ogʻir elementlarning bir foizidan oʻn foizigacha qismini yaratishi mumkin; qolganining koʻp qismi neytron yulduzlar toʻqnashuvidan keladi.

Bulut oltin rangda yogʻdu sochuvchi qobiq sifatida chizilgan; uning haqiqiy shakli nomaʼlum.

Galaktikamizdan radio chaqnash

2020-yil 28-aprelda boshqa magnetar, SGR 1935+2154, rentgen chaqnashi va soniyaning mingdan biridan qisqa radio toʻlqinlar chaqnashini chiqardi: Somon Yoʻli ichidan koʻrilgan birinchi tezkor radio chaqnash.

Tezkor radio chaqnashlar — soniyaning bir necha mingdan biri davom etadigan radio toʻlqin chaqnashlari boʻlib, ilk bor 2007-yilda topilgan. Ularning minglabi koʻrilgan, deyarli hammasi boshqa galaktikalardan, ularni nima hosil qilishi esa sir edi.

2020-yil 28-aprelda ikki radioteleskop — Kanadadagi CHIME va AQShdagi STARE2 — taxminan 30 000 yorugʻlik yili uzoqlikdagi SGR 1935+2154 dan kelgan bittasini undan kelgan rentgen chaqnashi bilan bir paytda tutdi. U orasida soniyaning 29 mingdan biri boʻlgan ikkita chaqnash boʻlib keldi. Boshqa galaktikadan qaraganda u xira tezkor radio chaqnashdek koʻringan boʻlardi: oʻsha uzoq chaqnashlarning hech boʻlmaganda bir qismi magnetarlardan keladi.

Radio toʻlqinlar koʻrinmaydi; bu yerda ular yashil rangda chizilgan va taxminan oʻttiz marta sekinlashtirilgan.

Soʻnish

Magnetarlar yosh: ularning maydoni taxminan 10 000 yilda yeyilib ketadi. Keyin chaqnashlar toʻxtaydi va yulduz sokin neytron yulduz boʻlib yashashda davom etadi.

Taxminan 30 ta magnetar maʼlum, hammasi Somon Yoʻlida yoki uning yoʻldoshi — Katta Magellan Bulutida. Ular yosh yulduz toʻdalari va oʻta yangi yulduz qoldiqlari yaqinida joylashgan va ozchiligi bir necha ming yildan kattaroq. Ulardan biri, 16 000 yorugʻlik yili uzoqlikdagi Westerlund 1 toʻdasida, massasi Quyoshnikidan taxminan 40 marta katta yulduzdan tugʻilgan.

Maydoni zaiflashib, buralishlarini boʻshatgan sari u yulduzni qizdiradi va chaqnashlarni quvvatlaydi. Taxminan oʻn ming yildan soʻng poʻstloqni yorishga yetarli maydon qolmaydi. Magnetar sekinlashadi, soviydi va galaktikamizni toʻldirgan deb hisoblanadigan yuz millionlab sokin neytron yulduzlardan biriga aylanib soʻnadi.

Bu hikoyadagi jismlar

Neytron yulduz