مگنتارها: ستاره‌های نوترونی با قدرت انفجاری!
در اعماق کهکشان، اجرامی شگفت‌انگیز و مرموز به نام ستاره‌های نوترونی وجود دارند. این اجرام متراکم، دهه‌هاست که مورد مطالعه اخترشناسان قرار گرفته‌اند و با پیشرفت ابزارهای رصدی، اطلاعات بیشتری از آنها به دست می‌آید. تصور کنید یک توپ جامد و لرزان از نوترون‌ها که به شدت فشرده شده و در فضایی به اندازه یک شهر جای گرفته است.
در میان ستاره‌های نوترونی، دسته‌ای بسیار جالب وجود دارد که به آنها "مگنتار" گفته می‌شود. این نام‌گذاری به دلیل ویژگی بارز آنها، یعنی میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی، صورت گرفته است. در حالی که ستاره‌های نوترونی معمولی نیز میدان مغناطیسی بسیار قدرتمندی دارند (در حدود 1012 گاوس)، مگنتارها چندین برابر قوی‌تر هستند. میدان مغناطیسی قدرتمندترین مگنتارها می‌تواند به بیش از یک تریلیون گاوس برسد! برای مقایسه، قدرت میدان مغناطیسی خورشید حدود 1 گاوس و میدان مغناطیسی زمین به طور متوسط نیم گاوس است. (گاوس واحد اندازه‌گیری قدرت میدان مغناطیسی است.)
چگونگی شکل‌گیری مگنتارها
مگنتارها چگونه به وجود می‌آیند؟ داستان از یک ستاره نوترونی آغاز می‌شود. ستاره‌های نوترونی زمانی شکل می‌گیرند که یک ستاره پرجرم، سوخت هیدروژنی خود را در هسته تمام می‌کند. در نهایت، ستاره لایه‌های بیرونی خود را از دست داده و فرو می‌پاشد. این رویداد منجر به یک انفجار عظیم به نام ابرنواختر می‌شود.
در طول ابرنواختر، هسته یک ستاره بسیار پرجرم به توپی به قطر حدود 40 کیلومتر (25 مایل) فشرده می‌شود. در انفجار نهایی و فاجعه‌بار، هسته بیشتر فرو می‌ریزد و یک توپ فوق‌العاده متراکم به قطر حدود 20 کیلومتر (12 مایل) ایجاد می‌کند.
این فشار باورنکردنی باعث می‌شود هسته‌های هیدروژن، الکترون‌ها را جذب کرده و نوترینوها را آزاد کنند. پس از فروپاشی کامل هسته، آنچه باقی می‌ماند توده‌ای از نوترون‌ها (که اجزای تشکیل دهنده هسته اتم هستند) با گرانش بسیار بالا و یک میدان مغناطیسی بسیار قوی است.
برای تبدیل شدن به یک مگنتار، شرایط کمی متفاوت در طول فروپاشی هسته ستاره مورد نیاز است. این شرایط باعث ایجاد هسته‌ای نهایی می‌شود که بسیار کندتر می‌چرخد، اما میدان مغناطیسی بسیار قوی‌تری دارد. به این ترتیب، مگنتار با میدان مغناطیسی فوق‌العاده شکل می‌گیرد.
مگنتارها را کجا می‌توان یافت؟
تاکنون ده‌ها مگنتار شناخته شده رصد شده‌اند و تعدادی دیگر نیز در دست بررسی هستند. یکی از نزدیک‌ترین مگنتارها در یک خوشه ستاره‌ای به نام "وسترلوند 1" در فاصله حدود 16000 سال نوری از ما کشف شده است. این خوشه شامل برخی از پرجرم‌ترین ستاره‌های رشته اصلی در جهان است. برخی از این غول‌ها آنقدر بزرگ هستند که اتمسفر آنها تا مدار زحل می‌رسد و بسیاری از آنها یک میلیون برابر خورشید درخشان‌ترند.
ستاره‌های موجود در این خوشه بسیار غیرعادی هستند. با توجه به اینکه جرم همه آنها 30 تا 40 برابر جرم خورشید است، خوشه نسبتاً جوان به نظر می‌رسد (ستاره‌های پرجرم سریع‌تر پیر می‌شوند). این موضوع همچنین نشان می‌دهد که ستاره‌هایی که قبلاً رشته اصلی را ترک کرده‌اند، جرمی حداقل 35 برابر جرم خورشید داشته‌اند. خود این موضوع یک کشف حیرت‌آور نیست، اما کشف یک مگنتار در میان وسترلوند 1، لرزه‌ای در دنیای اخترشناسی ایجاد کرد.
طبق فرضیات رایج، ستاره‌های نوترونی (و در نتیجه مگنتارها) زمانی شکل می‌گیرند که یک ستاره با جرم 10 تا 25 برابر جرم خورشید، رشته اصلی را ترک کرده و در یک ابرنواختر عظیم می‌میرد. با این حال، با توجه به اینکه تمام ستاره‌های وسترلوند 1 تقریباً همزمان شکل گرفته‌اند (و با در نظر گرفتن اینکه جرم، عامل کلیدی در سرعت پیر شدن است)، ستاره اصلی باید جرمی بیش از 40 برابر جرم خورشید داشته باشد.
هنوز مشخص نیست چرا این ستاره به یک سیاهچاله تبدیل نشد. یک احتمال این است که شاید مگنتارها به روشی کاملاً متفاوت از ستاره‌های نوترونی معمولی شکل می‌گیرند. شاید یک ستاره همدم با ستاره در حال تحول تعامل داشته و باعث شده است که ستاره انرژی خود را زودتر از موعد مصرف کند. ممکن است بخش زیادی از جرم جسم فرار کرده و جرم بسیار کمی برای تکامل کامل به یک سیاهچاله باقی مانده باشد. با این حال، هیچ ستاره همدمی شناسایی نشده است. البته، ممکن است ستاره همدم در طول تعاملات پرانرژی با پیش‌ساز مگنتار از بین رفته باشد. واضح است که اخترشناسان باید این اجرام را مطالعه کنند تا درک بیشتری از آنها و نحوه شکل‌گیری آنها داشته باشند. فهمیدن نحوه تشکیل مگنتار، یکی از چالش های مهم در حوزه ستاره شناسی است.
قدرت میدان مغناطیسی مگنتارها
مگنتارها به هر طریقی که متولد شوند، میدان مغناطیسی فوق‌العاده قوی آنها بارزترین ویژگی‌شان است. حتی در فاصله 965 کیلومتری (600 مایلی) از یک مگنتار، قدرت میدان آنقدر زیاد است که می‌تواند به معنای واقعی کلمه بافت‌های بدن انسان را از هم بپاشد. اگر یک مگنتار در نیمه راه بین زمین و ماه شناور بود، میدان مغناطیسی آنقدر قوی بود که می‌توانست اجسام فلزی مانند خودکار یا گیره کاغذ را از جیب شما بلند کند و تمام کارت‌های اعتباری روی زمین را کاملاً مغناطیس‌زدایی کند. و این تمام ماجرا نیست. محیط تابشی اطراف آنها فوق‌العاده خطرناک خواهد بود. این میدان‌های مغناطیسی آنقدر قدرتمند هستند که شتاب ذرات به راحتی می‌تواند منجر به تولید اشعه ایکس و فوتون‌های پرتو گاما، یعنی پرانرژی‌ترین نور در جهان، شود.
- نجوم
- علم
