Een team van Duitse en Franse wetenschappers heeft een nieuw computermodel ontwikkeld dat het ontstaan van de enorm sterke magnetische velden van zogeheten magnetars kan verklaren.
Magnetars zijn de compacte restanten van zware sterren die aan het einde van hun relatief korte bestaan een verwoestende explosie hebben ondergaan.
Wanneer een ster van minstens negen zonsmassa’s al zijn nucleaire ‘brandstof’ heeft verbruikt, stort zijn (ijzer)kern ineen en worden zijn buitenste lagen de ruimte in geblazen.
Na zo’n supernova-explosie blijft een neutronenster achter, een ongeveer 12 kilometer grote, snel ronddraaiende bol van één à twee keer zonsmassa’s. Sommige van deze neutronensterren vertonen krachtige uitbarstingen van röntgen- en gammastraling.
Deze objecten worden magnetars genoemd, omdat de energie die nodig is voor de erupties van intense straling waarschijnlijk wordt ontleend aan magnetische velden die duizend keer zo sterk zijn als die van ‘gewone’ neutronensterren.
Volgens sommige theorieën zouden de magnetische velden van neutronensterren en magnetars simpelweg zijn geërfd van de ijzerkern van de voormalige ster.
Het probleem met deze hypothese is echter dat zo’n krachtig magnetisch veld ervoor zou zorgen dat de draaiing van de sterkern wordt afgeremd. Bij gevolg zouden neutronensterren heel langzaam moeten roteren, en het tegendeel is waar.
Daarom zoeken veel astronomen de oorzaak van de extreme magnetische velden bij het ontstaansproces van de neutronenster zelf.
Tijdens de eerste paar seconden na het instorten van de sterkern koelt de hete neutronenster af door neutrino’s, energierijke ongeladen deeltjes, uit te zenden.
Dit resulteert in sterke inwendige convectiestromingen, die een reeds aanwezig zwak magnetisch veld zouden versterken.
Ditzelfde verschijnsel, dat het dynamo-effect wordt genoemd, treedt bijvoorbeeld ook op in de vloeibare ijzerkern van de aarde.
Om te onderzoeken of het dynamo-effect ook verantwoordelijk kan zijn voor de krachtige magnetische velden van magnetars, hebben de wetenschappers met behulp van een supercomputer de convectie in een pasgeboren, zeer hete en snel roterende neutronenster nagebootst.
Uit de modelberekeningen blijkt dat de oorspronkelijke magnetische velden inderdaad tot magnetar-sterkte kunnen worden worden opgevoerd.
Voorwaarde is wel dat de rotatietijd van de neutronenster korter is dan 8 milliseconde.
Het ‘milliseconde-magnetar’-scenario zou ook de verklaring kunnen zijn voor de allerhevigste supernova-explosies.
Deze zogeheten ‘hypernova’s’ zijn tien keer zo energierijk als een normale supernova-explosie en gaan soms ook gepaard met een krachtige uitbarsting van gammastraling.
Volgens de wetenschappers zou de extra energie van zo’n explosie worden onttrokken aan de snelle rotatie van de magnetar. (EE) (Image credit: CEA Sacley)
