Magnetari pentru știință
Astăzi avem dovezi că acești monștri hiperdens cu câmpuri magnetice gigantice există.
La 5 martie 1979, navele spațiale sovietice Venera 11 și 12 au trecut prin sistemul solar după ce au aruncat două sonde în atmosfera toxică a lui Venus cu câteva luni mai devreme. Până acum, călătoria fusese pașnică. Dintr-o dată, la ora 15:00 și 51 de minute UTC, detectoarele de radiații de la bordul celor două nave au înregistrat o creștere bruscă a razelor gamma: într-o fracțiune de milisecundă, detectorii de radioactivitate au fost saturați. Cele două nave tocmai au fost lovite de un val de radiații de mare energie. Unsprezece secunde mai târziu, sonda spațială Helios 2 a NASA a fost lovită pe rând. Evident, un front de radiații străbătea sistemul solar. Valul a ajuns la Venus unde a făcut să sară detectoarele sondei americane Pioneer Venus Orbiter. Câteva secunde mai târziu, ea era pe Pământ. Instrumentele celor trei sateliți Vela, lansate de armata americană, cele ale mașinii sovietice Prognoz 7 și observatorul astronomic Einstein cu raze X au fost scufundate. Continuându-și alergarea, a lovit apoi exploratorul internațional Sun-Earth.
Avatarurile stelei de neutroni
Au trecut șapte ani între „botezul” repetării surselor gamma și momentul în care doi dintre noi (R. Duncan și C. Thompson) au propus un model care să le explice caracteristicile. În cele din urmă, în 1998, C. Kouveliotou și echipa sa au găsit dovezi observaționale care confirmă această ipoteză și au stabilit că sursele care se repetă sunt stele de neutroni de un anumit tip. Stelele cu neutroni sunt cele mai dense obiecte pe care le cunoaștem: conțin o masă puțin mai mare decât cea a Soarelui într-o sferă cu diametrul de doar 20 de kilometri. Când dobândesc un câmp magnetic foarte intens, devin obiecte și mai exotice, magnetarii.
Această măsurare a fost confirmată de faptul că s-a descoperit, la locul indicat de T. Cline, vestigiile unei supernove recente, adică rămășițele unei stele care a explodat acum 5000 de ani, care, cu excepția unei coincidențe surprinzătoare, trebuie să fi fost sursa impulsului. Deoarece această sursă este de 1.000 de ori mai departe decât se credea anterior, trebuie să fi fost, de asemenea, de milioane de ori mai strălucitoare decât limita lui Eddington. Trebuia să ne imaginăm un cataclism care, în spațiul de 0,2 secunde, ar fi eliberat în esență sub formă de raze gamma la fel de multă energie ca Soarele în 10.000 de ani. Ar putea fi doar o gaură neagră sau o stea de neutroni. Asocierea sursei gamma repetate cu un rest de supernovă a întărit această ipoteză, deoarece se crede în general că aceste stele compacte se formează atunci când miezul unei stele masive rămâne fără combustibil și se prăbușește brusc sub propria greutate, declanșând astfel explozie care este supernova. În plus, variația periodică a semnalului a făcut ca ipoteza unei găuri negre să fie puțin probabilă, un obiect fără structură a cărui dificultate este de a vedea cum ar produce impulsuri ritmice. Am dedus că sursa trebuie să fie o stea de neutroni. Cu toate acestea, acest lucru nu a rezolvat enigma.
Sursa care a produs cataclismul din martie 1979 a emis ultima explozie în mai 1983: nimic nu ne-a mai atins din această direcție de 19 ani. Alte două surse repetate, ambele localizate în Calea Lactee, au devenit cunoscute în 1979 și au rămas active de atunci, emitând sute de flash-uri. O a patra sursă gamma repetată a fost localizată în 1998. Trei dintre aceste patru obiecte pot fi asociate cu resturi tinere de supernova. Două dintre ele se găsesc, de asemenea, lângă grupuri foarte dense de stele tinere masive, sugerând că sursele repetate gamma tind să se formeze din stele care ajung ca supernove. A cincea posibilă sursă repetată a trimis, pentru moment, doar două pufuri (locația sa nu este încă bine cunoscută).
Avalanșe și cutremure
Se crede că pulsarii sunt stele de neutroni cu câmp magnetic. Acest câmp magnetic este înrădăcinat în curenții electrici care curg în adâncurile stelei și, prin urmare, liniile sale de câmp sunt integrate cu steaua rotativă. Fasciculele undelor radio sunt emise de polii magnetici și, dacă acești poli nu coincid exact cu axa de rotație, ei măturează prin spațiu ca un far, ceea ce explică impulsurile radio observate. În plus, un pulsar emite, de asemenea, unde electromagnetice de joasă frecvență și un vânt de particule încărcate accelerate de câmpul magnetic rotativ, care consumă o parte din energia și impulsul său unghiular, provocând astfel scăderea treptată a vitezei sale de mișcare.
Cel mai faimos pulsar este cel al Nebuloasei Crabului, o rămășiță a unei supernove care a fost observată de astronomii chinezi în 1054. Acest pulsar se învârte în jurul său în 33 de milisecunde, iar perioada sa este în prezent prelungită cu 1, aproximativ 3 milisecunde pe secol. Se poate deduce că la naștere, perioada de rotație a fost de 20 de milisecunde. Acest pulsar va încetini până când viteza sa de rotație este prea mică pentru a-i permite să emită energie. Decelerarea celor mai cunoscute pulsare a fost măsurată și se crede că, așa cum a prezis teoria, depinde de puterea câmpului magnetic: cu cât câmpul este mai puternic, cu atât radiația este mai puternică și cu atât pulsarul este mai puternic. Deducem că pulsarii tineri au un câmp magnetic între 1012 și 1013 gauss (magnetul care deține lista de cumpărături pe ușa frigiderului dvs. produce un câmp de aproximativ 100 gauss).
Semnul câmpului
Cu toate acestea, acest model neglijează să răspundă la o primă întrebare: de unde vine câmpul magnetic al pulsarului? Multă vreme, ne-am mulțumit să-i urmărim originea în câmpul stelei sale progenitoare. Este adevărat că stelele au un câmp magnetic slab și că acest câmp poate fi amplificat prin compresia stelei. Conform ecuațiilor lui Maxwell de electromagnetism, atunci când un obiect se micșorează la jumătate, câmpul său magnetic este amplificat cu un factor de patru. Inima unei stele masive se micșorează cu un factor de 10 5, de la naștere până la formarea unei stele de neutroni; prin urmare, câmpul său magnetic ar trebui înmulțit cu 10 10. Astfel, pornind de la o stea al cărei câmp ar fi fost destul de intens la început, compresia necesară formării unei stele de neutroni părea suficientă pentru a explica magnetismul pulsarilor. Din păcate, câmpul magnetic din inima unei stele nu poate fi măsurat și această simplă ipoteză nu poate fi testată. În plus, există motive întemeiate să credem că această compresie nu explică totul.