Τα πειράματα εκθέτουν πόσο ισχυρά μαγνητικά πεδία παράγονται μετά τα Supernovae

Μια ομάδα αστροφυσικών από το Ινστιτούτο Max Planck for Astrophysics στο Garching, τη Γερμανία και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, έχουν εκτελέσει πειράματα που αποκαλύπτουν πώς παράγονται τα μαγνητικά πεδία των εξαιρετικά ισχυρών μαγνητικών. Τα μαγνητικά είναι ένας σπάνιος τύπος αστέρων νετρονίων που φιλοξενεί τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία που είναι γνωστά στο σύμπαν. Γεννούνται σε εκρήξεις σουπερνόβα, τον κατακλυσμικό θάνατο των μαζικών αστεριών. Τα πειράματα δείχνουν ότι το μαγνητικό πεδίο σε μαγνητάκια παράγεται από ένα ισχυρό δυναμό που οδηγείται από την ταχεία περιστροφή του αστέρα νετρονίων και το έντονο μαγνητικό πεδίο του. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων δημοσιεύονται στο περιοδικό Science.

Τα μαγνητεία είναι ένας τύπος αστέρων νετρονίων, οι καταρρέοντες πυρήνες των μαζικών αστεριών που έχουν εξερράγη ως σουπερνόβες. Τα αστέρια νετρονίων είναι εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα, με μάζα περίπου 1,4 φορές εκείνη του ήλιου, αλλά μόνο μια διάμετρο περίπου 20 χιλιομέτρων. Τα μαγνητικά είναι μια ειδική κατηγορία αστέρων νετρονίων που διαθέτουν εξαιρετικά ισχυρά μαγνητικά πεδία, με πλεονεκτήματα που κυμαίνονται από 10^14 έως 10^16 Gauss. Πρόκειται για ένα τρισεκατομμύριο φορές ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο της γης.

Η προέλευση του μαγνητικού πεδίου στα μαγνητάρια δεν είναι καλά κατανοητή. Μία πιθανότητα είναι ότι το πεδίο δημιουργείται από μια διαδικασία δυναμό, παρόμοια με αυτή που παράγει το μαγνητικό πεδίο του ήλιου και της γης. Σε αυτή τη διαδικασία, η περιστροφή του αστέρι νετρονίων προκαλεί ηλεκτρικά ρεύματα στο ηλεκτρικά αγώγιμο πλάσμα που γεμίζει το εσωτερικό του. Αυτά τα ρεύματα δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τη σειρά του ενισχύει την περιστροφή του αστεριού.

Τα πειράματα που εκτελούνται από την ομάδα αστροφυσικών παρέχουν στοιχεία για τον μηχανισμό δυναμικού σε μαγνητάρια. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό λέιζερ για να δημιουργηθεί ένα πλάσμα που να μιμείται τις συνθήκες μέσα σε ένα αστέρι νετρονίων. Το λέιζερ επικεντρώθηκε σε ένα μικρό στόχο, δημιουργώντας ένα καυτό σημείο με θερμοκρασία αρκετών εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Αυτό το καυτό σημείο παρήγαγε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο μετρήθηκε με μια σειρά μαγνητικών ανιχνευτών που τοποθετήθηκαν γύρω από το στόχο.

Τα πειράματα έδειξαν ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου αυξήθηκε με την ταχύτητα περιστροφής του πλάσματος. Αυτό είναι σύμφωνο με τον μηχανισμό Dynamo, ο οποίος προβλέπει ότι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου πρέπει να είναι ανάλογη προς τον ρυθμό περιστροφής. Τα πειράματα έδειξαν επίσης ότι το μαγνητικό πεδίο δημιουργήθηκε από τη ροή των ηλεκτρικών ρευμάτων στο πλάσμα.

Τα αποτελέσματα των πειραμάτων παρέχουν ισχυρές ενδείξεις για τον μηχανισμό Dynamo ως την προέλευση του μαγνητικού πεδίου σε μαγνητάρια. Αυτός ο μηχανισμός θεωρείται επίσης υπεύθυνος για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων σε άλλους τύπους αστέρων νετρονίων και παλμών.