Sebuah tim internasional, termasuk Unige, telah mereproduksi untuk pertama kalinya pembentukan dan evolusi magnetar.
Magnetar adalah kelas bintang neutron dengan medan magnet terkuat di alam semesta. Objek yang sangat padat ini adalah pusat dalam lanskap fenomena ekstrem seperti hypernovae, ledakan radio cepat, dan semburan sinar gamma. Namun, asal mereka masih belum jelas. Sebuah tim peneliti internasional, termasuk Universitas Jenewa, telah mereproduksi untuk pertama kalinya pembentukan dan evolusi magnetar dengan menggunakan simulasi numerik. Kemajuan besar dalam pemahaman kita tentang bintang -bintang ini diterbitkan dalam jurnal Astronomi Alam.
Di akhir hidup mereka, bintang -bintang dengan massa delapan kali lipat dari matahari mengalami keruntuhan inti karena gravitasi. Peristiwa ini menandai awal ledakan bintang ke dalam supernova: lapisan luar dikeluarkan, sedangkan inti kontrak dengan sangat keras, membentuk bintang neutron, objek terpadat yang diketahui di alam semesta. Satu sendok teh materi itu memiliki berat satu miliar ton, atau 100.000 menara Eiffel!
Bintang neutron yang disimulasikan dalam penelitian ini mereproduksi karakteristik pengamatan dari apa yang disebut magnetar medan lemah.
Sementara bintang neutron biasanya diamati dalam gelombang radio, beberapa memancarkan semburan sinar-X yang kuat dan sinar gamma. Mereka umumnya disebut 'magnetar' ', karena emisi mereka dianggap disebabkan oleh disipasi medan magnet yang ekstrem, satu juta miliar kali lebih intens daripada yang ada di bumi!
Misteri asal magnetar
Karena medan magnet magnet memainkan peran penting dalam fenomena bercahaya yang dikaitkan dengan mereka, para ilmuwan bekerja untuk memahami asal mereka. Beberapa teori telah diusulkan, tetapi yang paling menjanjikan menunjukkan generasi medan magnet melalui aksi dinamo di bintang proto-neutron, hanya beberapa detik setelah ledakan dimulai.
'' Dynamo Action memungkinkan cairan konduktor, seperti plasma, dengan gerakan yang cukup kompleks, untuk memperkuat dan mempertahankan medan magnetnya sendiri terhadap efek difusif, yang melemahkannya. Efek amplifikasi ini tidak diragukan lagi adalah asal mula sebagian besar medan magnet astrofisika, seperti yang berasal penulis penelitian ini. '' Tidak seperti yang lain, teori ini didukung oleh sejumlah besar simulasi numerik. ''
Skenario Formasi Magnetar Baru
Banyak dari dinamo ini membutuhkan rotasi cepat dari inti bintang progenitor agar efektif. Namun, kecepatan rotasi ini kurang dipahami karena kurangnya pengamatan. Paul Barrère dan peneliti Jérôme Guilet dan Raphaël Raynaud dari Departemen Astrofisika di CEA Saclay karena itu telah mempelajari skenario alternatif. Ini menunjukkan bahwa bintang proto-neutron diputar oleh beberapa masalah yang awalnya dikeluarkan selama supernova, yang kemudian jatuh ke permukaan bintang. '' Ini membuat skenario pembentukan baru kami terlepas dari rotasi bintang nenek moyang, '' kata Paul Barrère.
Mekanisme yang disukai untuk memperkuat medan magnet dalam bintang proto-neutron ini adalah jenis dinamo tertentu, yang dikenal sebagai Tayler-Spruit Dynamo. '' Mekanisme ini memberi makan perbedaan rotasi di dalam bintang dan ketidakstabilan medan magnet. Dynamo ini terkenal oleh para peneliti yang bekerja pada bintang, karena dapat menjelaskan rotasi inti pada bintang -bintang, '' jelas peneliti.
Simulasi Evolusi Magnetar
Terlepas dari relevansinya, skenario baru ini hanya berfokus pada beberapa detik pertama setelah supernova, yang sangat singkat dibandingkan dengan usia magnetar yang diamati. Kolaborasi dengan para ilmuwan dari universitas Newcastle dan Leeds, yang berspesialisasi dalam evolusi bintang neutron, karena itu penting untuk menghasilkan simulasi numerik pertama dari evolusi, pada skala waktu sejuta tahun, dari bintang neutron yang menyimpan medan magnet kompleks awal yang dihasilkan oleh Dinamo Tayler-Spruit. '' Kombinasi keahlian kami, untuk pertama kalinya, menjembatani kesenjangan antara penelitian kami tentang pembentukan dalam bintang-bintang proto-neutron dan penelitian tentang evolusi bintang neutron yang berkembang, '' kata Paul Barrère.
Bintang neutron yang disimulasikan dalam penelitian ini mereproduksi karakteristik pengamatan dari apa yang disebut magnetar medan lemah yang ditemukan pada tahun 2010. Magnetar ini memiliki dipol magnetik yang sepuluh hingga seratus kali lebih lemah daripada magnetar klasik. Oleh karena itu, penelitian ini menunjukkan bahwa magnetar ini mungkin terbentuk dalam protostar neutron yang dipercepat oleh pertambahan materi supernova dan di mana dinamo Tayler-Spruit beroperasi.
'' Pekerjaan kami merupakan terobosan besar dalam pemahaman kami tentang magnetar dan membuka perspektif baru yang sangat menarik dalam studi efek dinamo lainnya. Hasil kami menunjukkan bahwa setiap dinamo meninggalkan jejaknya pada konfigurasi medan magnet yang kompleks dan karenanya pada emisi yang diamati dari magnetar. Sementara dinamo Tayler-Spruit dikaitkan dengan magnetar medan rendah, kami berharap dapat mengidentifikasi di masa depan mekanisme yang terkait dengan magnetar lainnya, '' menyimpulkan Paul Barrère.
