Magnetar może nie tylko błysnąć — może wyrzucić w przestrzeń relatywistyczną chmurę plazmy
Gigantyczny rozbłysk magnetara SGR 1806−20 z 2004 roku pozostawił po sobie coś więcej niż impuls gamma. Kilka dni później radioteleskopy zobaczyły jasną, rozszerzającą się mgławicę radiową. Pomiary wykazały ekspansję rzędu 0,3 prędkości światła w pierwszych obserwowanych etapach i silną polaryzację, co wskazywało na wyrzut namagnesowanej plazmy i relatywistycznych cząstek. To ważne, bo pokazuje, że gigantyczny flare jest nie tylko gwałtowną zmianą promieniowania: pole magnetyczne może wykonać mechaniczną pracę i fizycznie wyrzucić materię w otoczenie gwiazdy neutronowej.
Po błysku pojawiło się nowe źródło radiowe
Po rozbłysku SGR 1806−20 z 27 grudnia 2004 roku astronomowie zaczęli obserwować jego pozycję radioteleskopami. Zamiast wyłącznie powoli gasnącego punktu zobaczyli źródło, które można było rozdzielić przestrzennie i śledzić jego ekspansję. Między szóstym a dziewiętnastym dniem po zdarzeniu mgławica rosła z prędkością szacowaną na około 0,3c. Emisja była liniowo spolaryzowana, co zdradzało uporządkowane składniki pola magnetycznego.
Skąd bierze się radio po rozbłysku
Promieniowanie radiowe nie jest po prostu „ochłodzonym” promieniem gamma. Powstaje, gdy wysokoenergetyczne elektrony poruszają się w polu magnetycznym i emitują promieniowanie synchrotronowe. Aby stworzyć jasną rozszerzającą się mgławicę, flare musiał więc wyrzucić energię w postaci cząstek i pola, a nie tylko fotonów. W analizie Gaenslera i współpracowników minimalną energię kinetyczno-magnetyczną radiowego wyrzutu oszacowano na co najmniej około 4×10^43 erg.
Wyrzut nie był idealnie sferyczny
Dalsze obserwacje pokazały strukturę wydłużoną i ruch środka emisji. To wskazywało, że materia została wyrzucona asymetrycznie. Taka geometria jest cenna dla modeli rozbłysku, bo pozwala testować, czy magnetosfera otworzyła się globalnie, czy energia została skierowana preferencyjnie w wybrane strony. Zderzenie wyrzutu z otoczeniem dodatkowo przyspiesza cząstki i kształtuje późniejszą ewolucję radiową.
Pole magnetyczne staje się źródłem mechanicznego odrzutu
W wielu obiektach astronomicznych pole magnetyczne jest traktowane jak element sterujący ruchem plazmy. Magnetar pokazuje ekstremum tej idei. Zmagazynowana energia pola może zostać gwałtownie przeorganizowana, napędzić promieniowanie i jednocześnie rozpędzić materialny wyrzut do znacznej części prędkości światła. To bardziej złożony obraz niż „gwiazda neutronowa wysyła błysk gamma”.
Poświata pozwala mierzyć to, czego nie widać w samym impulsie
Początkowy flare trwa ułamek sekundy i jest trudny do dokładnego zmierzenia, bo potrafi nasycić detektory. Radiowa poświata rozwija się przez dni i tygodnie, dzięki czemu interferometry mogą mierzyć jej rozmiar, polaryzację, geometrię i ruch. W praktyce późny, słabszy sygnał bywa więc lepszym narzędziem do badania fizycznego wyrzutu niż sam najbardziej spektakularny moment eksplozji.
Radio pozwoliło śledzić materię długo po błysku
Impuls gamma z grudnia 2004 roku minął niezwykle szybko, ale wyrzut materii nie zniknął wraz z nim. Radioteleskopy obserwowały rozszerzające się źródło przez tygodnie i miesiące. Zmiana jego rozmiaru i kształtu pozwalała oszacować prędkość ekspansji oraz badać, czy wyrzut był symetryczny. Emisja synchrotronowa powstawała, gdy szybko poruszająca się plazma oddziaływała z otoczeniem i polem magnetycznym. Dzięki temu wydarzenie przestało być jedynie rekordowym impulsem promieniowania: stało się eksperymentem z dynamiki magnetycznie napędzanego wyrzutu. Obserwacje radiowe dostarczyły niezależnego dowodu, że gigantyczny rozbłysk przenosi energię nie tylko za pomocą fotonów, ale również w postaci fizycznie poruszającej się materii. To ważne dla modeli wyjaśniających, jak pęknięcie lub rekonfiguracja pola na powierzchni magnetara łączy się z jego otoczeniem.