Rozbłysk magnetara z głębi Drogi Mlecznej poruszył ziemską jonosferę
27 grudnia 2004 roku magnetar SGR 1806−20 wyemitował gigantyczny rozbłysk promieniowania gamma i rentgenowskiego. Źródło znajdowało się dziesiątki tysięcy lat świetlnych od Ziemi, a mimo to impuls był tak intensywny, że wywołał mierzalne zaburzenia jonosfery. Magnetar to gwiazda neutronowa, której aktywność jest zasilana ekstremalnym polem magnetycznym. W gigantycznym rozbłysku gwałtowna rekonfiguracja magnetosfery i naprężeń skorupy może w ułamku sekundy uwolnić energię, która po przebyciu całej Galaktyki nadal zmienia elektryczny stan górnej atmosfery naszej planety.
Miasto wielkości gwiazdy? Odwrotnie
Magnetar jest gwiazdą neutronową: obiektem o masie porównywalnej z masą Słońca upakowanym w kulę wielkości miasta. Wyróżnia go bardzo silne pole magnetyczne, typowo szacowane na około 10^14–10^15 gausów przy powierzchni. Takie pole może magazynować ogromną energię i silnie sprzęgać się ze skorupą gwiazdy oraz naładowaną plazmą w magnetosferze. Magnetary większość czasu mogą być stosunkowo spokojne, ale zdarzają im się krótkie wybuchy rentgenowskie i gamma.
27 grudnia 2004 roku detektory zostały zalane sygnałem
SGR 1806−20 wyemitował wtedy jeden z najpotężniejszych zarejestrowanych gigantycznych rozbłysków magnetara. Początkowy impuls był tak intensywny, że część detektorów wysokoenergetycznych uległa nasyceniu. Po nim nastąpił dłuższy, pulsujący ogon modulowany rotacją gwiazdy neutronowej z okresem około 7,56 sekundy. Obserwacje wielu satelitów pozwoliły powiązać sygnał z wcześniej znanym soft gamma repeaterem.
Kosmiczny impuls dotknął atmosfery Ziemi
Promieniowanie wysokoenergetyczne jonizuje atomy i cząsteczki, dlatego górna atmosfera reaguje na silne impulsy X i gamma. Rozbłysk SGR 1806−20 wywołał globalnie rejestrowane zaburzenie jonosfery. To szczególnie mocny sposób pokazania skali zjawiska: nie chodzi o abstrakcyjne „10 do którejś potęgi ergów”, lecz o fakt, że eksplozja na drugim krańcu Drogi Mlecznej zmieniła mierzalne warunki plazmowe otaczające Ziemię.
Co mogło wywołać rozbłysk
W modelu magnetara energia pochodzi przede wszystkim z pola magnetycznego, a nie z szybkiej rotacji jak w zwykłym pulsarze. Naprężenia pola mogą deformować skorupę i magnetosferę. Gwałtowne pęknięcie lub plastyczne przemieszczenie skorupy może wyzwolić globalną rekonfigurację zewnętrznego pola, podobną pod pewnymi względami do rekoneksji magnetycznej obserwowanej w plazmie słonecznej, lecz w znacznie bardziej ekstremalnych warunkach. Szczegóły mechanizmu gigantycznych rozbłysków są nadal aktywnym tematem badań.
To nie znaczy, że Ziemia była zagrożona
Mierzalna odpowiedź jonosfery nie oznacza katastrofalnego wpływu na powierzchnię planety. Atmosfera pochłania wysokoenergetyczne promieniowanie i sama staje się detektorem. Właśnie dlatego zdarzenie z 2004 roku jest tak interesujące naukowo: pozwala połączyć astrofizykę ekstremalnych pól magnetycznych z fizyką ziemskiej jonosfery bez potrzeby sensacyjnych scenariuszy zagłady.
Dlaczego atmosfera zareagowała na gwiazdę neutronową
Promieniowanie gamma i rentgenowskie z gigantycznego rozbłysku może jonizować atomy i cząsteczki w górnej atmosferze. Zmiana liczby swobodnych elektronów wpływa na propagację fal radiowych, dlatego efekt można wykryć także instrumentami, które nie są teleskopami gamma. W przypadku zdarzenia z 27 grudnia 2004 roku zaburzenia jonosfery były skorelowane z niezwykle jasnym impulsem SGR 1806−20. To niezwykłe połączenie dwóch skal: źródłem był obiekt o rozmiarze miasta, znajdujący się głęboko w Drodze Mlecznej, a odpowiedzią — mierzalna zmiana warstwy atmosfery otaczającej całą Ziemię. Nie oznacza to, że rozbłysk stanowił katastrofalne zagrożenie dla powierzchni. Pokazuje natomiast, jak czułym detektorem wysokoenergetycznego promieniowania może być sama jonosfera i jak magnetyczna reorganizacja na odległej gwieździe neutronowej może mieć fizyczny skutek w środowisku Ziemi.