Κεντρικό συμπαγές αντικείμενο ή magnetar; Ιδού το ερώτημα!

Είδαμε σε περασμένο άρθρο ότι οι magnetars αντλούν ενέργεια από τα πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία που φέρουν. Οι magnetars είναι εξωτικές πηγές που παρουσιάζουν εκλάμψεις χωρίς καμία προειδοποίηση. Παρόλα αυτά, οι magnetars δεν είναι τα μόνα αντικείμενα από τον πληθυσμό των μεμονωμένων αστέρων νετρονίων (που δεν ανήκουν σε κάποιο διπλό ή πολλαπλό σύστημα) τα οποία ελκύουν την προσοχή των αστρονόμων.

Τα κεντρικά συμπαγή αντικείμενα (Central Compact Objects – CCOs) απαρτίζουν μια μικρή ομάδα από νεαρούς αστέρες νετρονίων που εκπέμπουν στις ακτίνες Χ. Παρατηρούνται κοντά σε υπολείμματα υπερκαινοφανών εκρήξεων και χαρακτηρίζονται από την έλλειψη εκπομπής σε άλλα μήκη κύματος. Μόλις δέκα περίπου τέτοιες πηγές έχουν επιβεβαιωθεί, οι οποίες μάλιστα δεν παρουσιάζουν μεταβλητότητα στην εκπομπή τους στο πέρασμα του χρόνου, είναι δηλαδή σταθερές πηγές. Για μερικές από αυτές, έχουμε μετρήσει την ένταση του μαγνητικού τους πεδίου, το οποίο βρέθηκε περίπου τέσσερις τάξεις μεγέθους – 10.000 φορές – χαμηλότερο απ’ ότι σε έναν μέσο magnetar. Γι’ αυτό το λόγο, τα CCOs ονομάζονται επίσης και “αντι-magnetars”: αστέρες νετρονίων που από τη στιγμή της δημιουργίας τους  έχουν πολύ χαμηλό μαγνητικό πεδίο, το οποίο δεν έχει καταφέρει να ενισχυθεί λόγω της αργής περιστροφής του CCO.

Μια εναλλακτική εξήγηση είναι αυτή του “κρυμμένου μαγνητικού πεδίου”: το μαγνητικό πεδίο “θάβεται” στο εσωτερικό του υπολείμματος του αστεριού κατά την έκρηξη και αυτό που καταφέρουμε να μετρήσουμε είναι ένα εξωτερικό, πολύ χαμηλότερο μαγνητικό πεδίο.

Η πρώτη πηγή που χαρακτηρίστηκε ως CCO ήταν ένας αστέρας νετρονίων που ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 80 στο κέντρο του νεαρού υπολείμματος RCW 103, γνωστό με το κωδικό όνομα 1E 161348-5055 (1E 1613, Εικόνα 1). Σχετικά σύντομα, το αντικείμενο αυτό έδειξε μια συμπεριφορά που το ξεχώρισε από την οικογένεια των CCOs. Αντίθετα με τα υπόλοιπα CCOs, το 1E 1613 δείχνει μια σημαντική μεταβλητότητα σε χρονική κλίμακα μηνών ή ετών. Το 2000 παρουσίασε μια έκλαμψη στις ακτίνες Χ με λαμπρότητα που ξεπέρασε κατά 400 φορές τη μέση λαμπρότητα όταν βρίσκεται σε ηρεμία, όμοια με τις εκλάμψεις που παρατηρούμε από τους magnetars. Αυτό το γεγονός έθεσε υπό αμφισβήτηση την πραγματική φύση αυτής της πηγής. Το 2005, ένα νέο κομμάτι του παζλ προστέθηκε όταν οι αστρονόμοι βρήκαν ότι το 1E 1613 περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του κάθε 6,67 ώρες! Αυτός ο αριθμός είναι πολύ περίεργος για έναν μεμονωμένο αστέρα νετρονίων. Τα υπόλοιπα CCOs περιστρέφονται περίπου 10 φορές το δευτερόλεπτο ενώ η μεγαλύτερη περιστροφική περίοδος για έναν magnetar είναι δεκάδες δευτερόλεπτα. Αυτό το χαρακτηριστικό δείχνει τη μοναδικότητα της κατάστασης και τη μυστηριώδη φύση αυτής της πηγής.

Και η ιστορία δεν έχει τελειώσει ακόμα! Στις 22 Ιουνίου 2016, το 1E 1613 εξέπεμψε μια βραχεία έκλαμψη στις ακτίνες Χ όμοια με αυτές που παρατηρούνται από τους magnetars. Παράλληλα, μια απότομη αύξηση της συνεχούς εκπομπής ανιχνεύθηκε μια νέα έκλαμψη είχε ξεκινήσει (Εικόνα 2). Η έκλαμψη καθώς και η εξέλιξή της, αντιστοιχούν τέλεια με ότι παρατηρούμε συνήθως στους magnetars. Γι’ αυτό το λόγο, πιστεύουμε ότι το 1E 1613 είναι ένας νεαρός magnetar, και μάλιστα ο πιο αργός magnetar που έχουμε ποτέ παρατηρήσει. Η περιοδικότητα των 6,67 ωρών κάνει αυτό το αντικείμενο πολύ ιδιαίτερο ανάμεσα στους γνωστούς magnetars, των οποίων η περιοδικότητα είναι μικρότερη κατά χίλιες φορές. Ένας πολύ αποδοτικός μηχανισμός χρειάζεται για να επιβραδύνει την πηγή μέσα σε περίπου 2000 χρόνια από τη γέννησή του στη σημερινή μετρήσιμη τιμή. Τα περισσότερα μοντέλα απαιτούν την ύπαρξη ενός δίσκου που περιστρέφεται αντίρροπα και προσφέρει την επιπλέον απαιτούμενη ροπή που οδηγεί στην επιβράδυνση του 1E 1613.

Το 1E 1613 αποτελεί τη μοναδική περίπτωση μέχρι στιγμής που συνδέει τα μέλη των CCOs με αυτό των magnetars. Μελλοντικές παρατηρήσεις εκλάμψεων από γνωστά CCOs θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη φύση τους και πιθανά θα ενισχύσουν μία τέτοια σύνδεση.