Objeven explodující magnetar

25. září 2008
Ilustrační obrázek magnetaru ukazuje popraskaný povrch neutronové hvězdy a plazmu pohybující se podél magnetických siločar

Čeští vědci se podíleli na objevu nového typu vesmírného objektu. Objekt byl nejprve detekován jako běžný gama záblesk, ale k velkému překvapení vědců pak zazářil ještě 40krát v optickém oboru. Je to první zaznamenaný případ. Objekt leží v naší Galaxii a pravděpodobně se jedná o magnetar, tedy rychle se otáčející neutronovou hvězdu s rozpraskaným povrchem a silným magnetickým polem.

V prvním říjnovém čísle prestižního časopisu Nature vychází článek mezinárodního týmu vědců ze 13 zemí. Mezi nimi jsou také čtyři čeští vědci: Mgr. Martin Jelínek a Mgr. Petr Kubánek z Andaluského astronomického ústavu v Granadě (IAA CSIC, Španělsko), Ing. Stanislav Vítek z Elektrotechnické fakulty ČVUT a doc. RNDr. René Hudec, CSc., z Astronomického ústavu Akademie věd ČR. Objev odnámil před třemi týdny doc. R. Hudec jménem celého týmu vedeného Dr. Albertem Castrem-Tiradem na mezinárodní konferenci v turecké Foce.

Z běžného záblesku záhada
Jev, který se později ukázal natolik výjimečným, zaznamenala americká družice Swift 10. června 2007 ve 22:52 našeho času v souhvězdí Lištičky. Byl to vcelku běžný 5 sekund dlouhý záblesk záření gama. To samo o sobě není nic neobvyklého, záblesků z vesmíru se detekuje několik týdně. Pozoruhodné chování tohoto vesmírného objektu vědci zaznamenali až v následujících hodinách a dnech.

Záblesk záření gama jak ho zaznamenávala družice Swift v průběhu 3,5 minut

Vůbec první pozemní optická pozorování oblasti, kde se měl podle údajů z družice zdroj gama záření nalézat, pořídil už 54 vteřin po detekci družicí robotický dalekohled Watcher v Jihoafrické republice. Přes přímé spojení se systémem americké vesmírné agentury NASA, který distribuuje zprávy o detekovaných zábleskových zdrojích gama záření, obdržel informaci o záblesku 23 vteřin po jeho detekci družicí. Pozorování tímto dalekohledem pak pokračovala několik dalších nocí. V průběhu třetí noci Watcher pozoroval nečekaně krátké záblesky viditelného světla na místě optického protějšku jevu, které jsou projevem nečekané povahy objektu. Takové chovaní optického protějšku gama záblesku ještě nikdo nepozoroval.

Dalekohled Watcher

Divný gama záblesk za humny
Vědci odhadli vzdálenost objektu několika metodami, například pomocí zeslabení světla záblesku molekulovým oblakem. Výsledky výpočtů ukázaly, že gama záblesk nevyslal objekt vzdáleného vesmíru, jak to bývá obvyklé, ale že se zdroj nachází přímo v naší domovské Galaxii ve vzdálenosti asi 16 000 světelných let.

Poloha magnetaru v naší Galaxii

V optickém oboru, tedy v tom, které vnímá lidské oko, se objekt označený jako J195509+261406 zjasnil a dal se v průběhu několika dní pozorovat jako velmi slabá hvězdička nepravidelně vysílající silné záblesky světla. Poprvé se objekt zjasnil více než čtyřicetinásobně necelou hodinu po gama záblesku. Většina světelných pulsů trvala méně než 2 minuty, některé byly dokonce kratší než minutu. S něčím takovým se astronomové nikdy předtím nesetkali. Watcher pozoroval nejjasnější ze získaných zjasnění, při kterém se objekt zjasnil tisícinásobně a dosáhl čtrnácté hvězdné velikosti. Dramatické pulsující chování objekt vykazoval přibližně dva dny, pak aktivita i jasnost rychle slábly a po posledním detekovaném infračerveném záblesku 11 dní po erupci v gama oboru zmizel z dosahu i těch největších dalekohledů.

Během záblesků se magnetar na snímcích stával nápadným objektem. Mimo zjasnění byl naopak na hranici měřitelnosti.

Je to magnetar?
Teoretické vysvětlení chování objektu je složité. Je možné, že gama záblesk z 10. června je jen jedním z mnoha zjasnění objektu. Vědci postupně diskutovali řadu možností, že se jedná o běžný gama záblesk, mikrokvasar, vybuchující pulsar, černou díru, rentgenovou dvojhvězdu nebo jevy v akrečním disku. Jako nejpravděpodobnější se jim zdá, že opakované záblesky vznikly na izolovaném objektu, pravděpodobně magnetaru.

Ilustrační obrázek magnetaru ukazuje neutronovou hvězdu a siločáry magnetického pole

Magnetary jsou neutronové hvězdy s magnetickým polem mnohonásobně silnějším než u běžných neutronových hvězd. Jsou to pozůstatky vzniklé po výbuchu extrémně hmotných hvězd jako supernov. Tyto několik kilometrů velké objekty se rychle otáčejí kolem své osy, třeba i šedesátkrát za sekundu. O magnetarech je známo, že v gama oboru dokáží vysílat opakované záblesky způsobené praskáním nestabilní kůry hvězdy. Při jediném takovém vzplanutí se uvolní stejně energie, jakou vydá naše Slunce během 10 000 let. V tomto případě jde ale o velmi zvláštní magnetar, u kterého se tyto záblesky pozorují také v jiném oboru spektra, v optickém. Nikdy předtím se optické záblesky magnetaru pozorovat nepodařilo - a to byl první z nich objeven již v roce 1979.

Obrázek ukazuje několik záblesků v období od 53 do 56 hodin po detekci družicí Swift. Během čtyř hodin došlo ke 13 zábleskům. Můžeme vidět, že jsou rozmístěny zcela nepravidelně a mají různou intenzitu.

Nový typ objeku?
V gama oboru skutečně sonda Swift zaznamenala jen jediný záblesk, zatímco v optickém oboru jich byly desítky. Objekt se měnil dosti výrazně až o 7 magnitud na časových škálách od 20 sekund do 7 minut. Pokud jde opravdu o magnetar, pak je první s takovým chováním, který ve vesmíru známe. Pro vědce tak možná vzniká nová třída vesmírných objektů projevujících se velmi zvláštním chováním ve viditelném světle. Možná jde o chybějící mezičlánek mezi magnetary a osamocenými neutronovými hvězdami, ale nelze ani vyloučit, že jde o zcela nový typ astrofyzikálních objektů.

Obrázek ukazuje jak se měnila jasnost magnetaru v optickém (horní graf) a rentgenovém (spodní graf) oboru. Vědci během několika dní napočítali přes 40 zjasnění, což je neobvyklý jev.

Pozorování tohoto jevu zúročilo zkušenosti českých spoluautorů článku s návrhem, stavbou a provozováním robotických observatoří. Robotické dalekohledy Watcher a BOOTES, které magnetar sledovaly, jsou ovládány českým softwarem Petra Kubánka. Objev potvrzuje výhody plně autonomních systémů, které jsou schopné bez lidského zásahu pozorovat pozici kosmických gama záblesků desítky sekund až dny po detekci družicí. Vývoj těchto systémů započal už před lety ve skupině astrofyziky vysokých energií stelárního oddělení ASÚ AV ČR.

Spustit audio
autor: Petr Sobotka