Specials

Wat is een magnetar?

magnetar J1818
In 2020 werd de 31ste bekende magnetar ontdekt: J1818.0-1607. Deze magnetar, een neutronenster met een enorm sterk magneetveld, is extra bijzonder want aan de hand van röntgenwaarnemingen weet men ook dat het een pulsar is. Pulsars zijn zeer snel draaiende neutronensterren die als een vuurtoren pulseren. Magnetar J1818.0-1607 doet dat met een periode van 1,4 seconden. Credit: H. Blumer/ NASA.

Magnetische magnetars

Kun je je een magneet voorstellen die zo krachtig is dat hij elke creditcard op Aarde van een afstand tot halverwege de Maan kan wissen? Zo sterk is het magnetische veld van een magnetar! Een magnetar is een exotisch type neutronenster waarvan het kenmerk is dat het een ultrakrachtig magnetisch veld heeft. Het veld is ongeveer 1000 keer sterker dan een normale neutronenster en ongeveer een biljoen keer sterker dan het magneetveld van de Aarde.

Magnetars zijn verreweg de meest magnetische sterren in het heelal. Als je je dichter bij een magnetar zou wagen dan ongeveer 1000 kilometer dan zou je heel snel sterven. Het magneetveld zou je lichaam vernietigen, elektronen van je atomen wegnemen en je veranderen in een wolk van mono-atomaire ionen. Dat wil zeggen, enkel atomen zonder elektronen.

Een magnetar is in veel opzichten extreem

Afgezien van deze ultrakrachtige magnetische velden geven magnetars ook enorme hoeveelheden energie af in de vorm van vlammen, röntgenstraling en gammaflitsen. Ze worden daarom geassocieerd met extreme gebeurtenissen in het heelal waardoor ze naast zwarte gaten misschien wel de meest bizarre objecten in het heelal zijn.

Als voorbeeld van extreem gedrag: in 2004 comprimeerde een uitbarsting op het oppervlak van een magnetar het magnetische veld van de Aarde. Die magnetar was 50.000 lichtjaar van ons verwijderd! Als je bedenkt dat een neutronenster ongeveer zo groot is als een stad, een recente herziening van de grootte van een neutronenster geeft een doorsnede van maximaal 24 kilometer, maar 1,5 keer de massa van de Zon kan bevatten dan is het ongelooflijk dat zo’n klein object genoeg energie kan genereren om andere op zo’n grote afstand te beïnvloeden.

artist impressie van een magnetar
Een magnetar is een type neutronenster met een extreem krachtig magneetveld die wordt gezien als kandidaat voor het veroorzaken van Fast Radio Burst. Dit is een artist impressie van de magneetvelden die een dergelijke neutronenster omringen. Credit: Carl Knox/ OzGrav.

Wat geef een magnetar zijn magnetisme?

Astrofysici weten nog niet precies hoe een magnetar zijn verbazingwekkende magnetische veld genereert. Het heeft vermoedelijk te maken met de ongelooflijke dichtheid van neutronensterren en hun bizarre binnensten. Een hoeveelheid neutronenstermateriaal ter grootte van een suikerklontje zou op Aarde een miljard ton wegen, ongeveer evenveel als een gemiddelde berg!

Het magnetische veld van een magnetar kan worden veroorzaakt doordat het inwendige van een neutronester, waarvan wordt aangenomen dat het bestaat uit neutronen, quarks en exotische toestanden van materie zoals Bose-Einsteincondensaten, een supergeleidende vloeistof wordt. Dus wanneer de ster draait zou hij zich gedragen als een enorme dynamo die een immens magnetisch veld genereert.

Of het veld kan eenvoudigweg zijn oorsprong hebben in zijn voorouderster, het soort ster dat het was voordat het een neutronester werd, die mogelijk een ongewoon sterk magneetveld had.

In een poging om dit raadsel op te lossen lanceerden astronomen in 2017 een instrument genaamd Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) naar het International Space Station. Het specifieke doel van het instrument is om te bepalen wat er precies in neutronensterren zit.

Tot nu toe heeft NICER astronomen in staat gesteld om nauwkeurige metingen te doen met betrekking tot grootte en dichtheidsparameters van deze vreemde kosmische objecten.

NICER aan het ISS
NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) is een röntgentelescoop die in 2017 werd gelanceerd en aan het International Space Station is gemonteerd. Belangrijkste taak van NICER is het bestuderen van neutronensterren. Credit: NASA/ Wikimedia Commons.

We staan ook op het punt om meer te leren over neutronensterren door zwaartekrachtsgolven die ze genereren wanneer twee van hen botsen, zoals in de beroemde zwaartekrachtgolfgebeurtenis GW170817.

Kosmische vuurtorens

Een paar magnetars zijn ook pulsars, de hemelse vuurtorens die de hemel bestrijken met krachtige radiostralen (en, zelden, ook stralen van zichtbaar licht, zoals in het geval van de Krabnevel). Onlangs konden astronomen door het detecteren van een magnetar die ook een pulsar is, voor het eerst een nauwkeurige afstand tot een magnetar bepalen.

Eerste magnetar zorgde voor een raadsel

De eerste gebeurtenis die voortkwam uit een magnetar deed zich in 1979 voor, hoewel astronomen in die tijd de activiteit niet identificeerden als behorend tot een aparte klasse van objecten. Het gebeurde toen twee Russische ruimtesondes plotseling een enorme explosie van gammastraling waarnamen met hun detectoren: de metingen van de beide ruimtesondes gingen van een normale 100 tellingen per seconde naar meer dan 200.000 tellingen per seconde, in een fractie van een milliseconde. Dit was meer dan 100 keer de energie van een eerder gedetecteerde uitbarsting van gammastraling. Vijf satellieten en twee observatoria registreerden het ook, terwijl de golf van gammastraling door het zonnestelsel reisde.

Toen astronomen de bron van de uitbarsting achterhaalden kwam deze overeen met de locatie van een bekende supernova in de Grote Magelhaanse Wolk. Het object dat deze enorme golf van gammastraling genereerde heeft sindsdien de gebeurtenis herhaald waardoor het de eerste bekende zachte gamma-repeater werd.

Niemand kende de exacte oorzaak van de gebeurtenis in 1979. Pas in 2008 identificeerden astronomen een neutronenster die werkte als een pulsar en magnetisch aangedreven uitbarstingen uitzond. Deze gebeurtenis bevestigde dat magnetars een zeldzaam type neutronenster zijn. Er zijn slechts ongeveer 30 magnetars bekend (oktober 2021) en ongeveer 3000 neutronensterren. Dit geeft aan hoe zeldzaam zijn.

Zijn magnetars verantwoordelijk voor Fast Radio Bursts?

Magnetars zijn ook genoemd als voornaamste kandidaten voor het veroorzaken van zogenaamde Fast Radio Bursts (FRB, snelle uitbarstingen van radiostraling). Dit zijn raadselachtige pulsen van radiogolven die milliseconden duren en die net zoveel energie vervoeren als onze Zon in een jaar uitzendt. Tot voor kort dachten astronomen dat FRB’s extragalactisch van aard waren maar in april 2020 ontdekten ze een FRB die uit ons eigen sterrenstelsel kwam. Astronomen hebben de locatie van die uitbarsting gevonden en het zou gaan om de bekende magnetar SGR 1935+2154.

In mei 2021 meldde de NASA dat de Hubble Space Telescope vier FRB’s had geïdentificeerd in de spiraalarmen van verre sterrenstelsels. Men denkt dat deze afkomstig zijn van magnetars. Dit was een belangrijke stap voorwaarts want tot voor kort bleek de exacte locatie van FRB’s erg moeilijk vast te stellen, vooral vanwege hun korte duur van een duizendste van een seconde. Bovendien herhalen de meeste FRB’s zich niet waardoor hun locatie aan de hemel en afstand moeilijk te identificeren zijn.

Hoe en waarom een magnetar een FRB zou kunnen genereren is nog niet bekend.

Ontstaan magnetar uit kilonova-explosie
Op 22 mei 2020 deden astronomen een waarneming van vermoedelijk het ontstaan van een magnetar. Astronomen denken dat twee neutronensterren samensmolten hetgeen resulteerde in een enorme explosie met als mogelijk restant een magnetar. Credit: NASA/ ESA/ D. Player (STScI).

Magnetars zijn vreemde bewoners van de kosmische dierentuin en genereren bijna onbegrijpelijke hoeveelheden energie die in het hele heelal gedetecteerd kan worden. Wat precies hun gigantische magnetische velden en hun immense uitbarstingen van energie over het gehele elektromagnetische spectrum creëert is nog niet bekend maar het is een gebied waar veel onderzoek in wordt gedaan. Het lijkt erop dat het heelal ons nog veel te tonen heeft op het gebied van het onverwachte en het bizarre.

Eerste publicatie: 2 oktober 2021
Bron: EarthSky