Magnetary ro rodzaj gwiazd neutronowych z niezwykle silnym polem magnetycznym. Powstają w wyniku wybuchów supernowych. Uważa się, że ich poprzedniczkami są gwiazdy o masach kilkadziesiąt razy większych niż masa Słońca. Proces powstawania nie jest dokładnie poznany, bowiem większość tak masywnych gwiazd zapada się do czarnych dziur, a nie tworzy gwiazdy neutronowe.

Wiadomo, iż magnetary mają pola magnetyczne jeszcze silniejsze niż zwykłe gwiazdy neutronowe. Teorię dotyczącą istnienia takich obiektów przedłożyli w 1992 roku Robert Duncan i Christopher Thompson. Obecnie znanych jest kilkadziesiąt magnetarów.

Najnowsze odkrycie dotyczy magnetarów jako miejsca powstawania ciężkich pierwiastków, w tym złota i platyny. Obliczenia wskazują, że magnetary mogą odpowiadać nawet za 10 proc. tych pierwiastków w kosmosie.

Wyniki pozwoliły także wyjaśnić zagadkę błysku promieniowania i cząstek zrejestrowanych w grudniu 2004 roku. Pochodziły one od magnetara, który wygenerował olbrzymi rozbłysk. Eksplozja promieniowania trwała zaledwie kilka sekund, ale uwolniła więcej energii, niż nasze Słońce wyświeca w ciągu miliona lat. Przy czym, o ile pochodzenie błysku udało się szybko zidentyfikować, to 10 minut później dotarło maksimum drugiego, słabszego sygnału, który dotąd pozostawał niewyjaśniony.

Naukowcy z Centrum Astrofizyki Obliczeniowej, działającego w ramach Instytutu Flatirona w Nowym Jorku (USA) sugerują, iż ten niewyjaśniony sygnał może być oznaką wytworzenia ciężkich pierwiastków. Byłoby to dodatkowe ich źródło. Oszacowano, iż w obserwowanym zdarzeniu mogła powstać ilość ciężkich pierwiastków odpowiadająca jednej trzeciej masy Ziemi.

Brian Merger z Centrum Astrofizyki Obliczeniowej oraz Uniwersytetu Kolumbii zwrócił uwagę, że to dopiero drugi przypadek bezpośredniego zaobserwowania zjawiska - stanowiącego dowód, w jakim miejscu tworzą się takie pierwiastki.

W takcie Wielkiego Wybuchu, w początkach Wszechświata, powstały lekkie pierwiastki: wodór hel i lit. Natomiast wszystkie cięższe zostały wytworzone przez gwiazdy w wyniku ich ewolucji albo w trakcie ich wybuchowej śmierci.

Bardzo ciężkie pierwiastki, takie jak na przykład uran czy stront, są wytwarzane w reakcji zwanej wychwytem szybkich neutronów (albo procesem r). Aby taki proces zachodził, potrzeba bardzo ekstremalnego otoczenia. Dzieje się tak na przykład w trakcie wybuchów supernowych lub zderzania się gwiazd neutronowych (tzw. kilonowe). W 2017 roku udało się potwierdzić, że zderzenie dwóch gwiazd wytworzyło bogate w neutrony otoczenie, generując warunki do zajścia procesu r.

Jednak powątpiewano, iż to jedyne źródło procesu r wytwarzającego ciężkie pierwiastki. Podejrzewano magnetary jako dodatkowe źródło. Nowe obliczenia stanowią wsparcie dla tej hipotezy. Potężne błyski magnetarów tworzą niestabilne ciężkie jądra radioaktywne, które rozpadają się do stabilnych pierwiastków, takich jak złoto. W trakcie tego typu rozpadu emitują one promieniowanie.

Ta sama grupa naukowców obliczyła w ubiegłym roku, że świecenie od rozpadu radioaktywnego powinno być widoczne w rozbłyskach gamma. Po dyskusjach z astronomami obserwującymi promieniowanie gamma, okazało się, że tego typu sygnał został już kiedyś zarejestrowany, ale nie rozumiano wtedy co to może być.

Sprawa wymaga dalszych badań, obserwacji kolejnych błysków magnetarów, aby określić jaki dokładnie procent ciężkich pierwiastków powstaje w ten sposób. Na przykład w 2027 roku NASA planuje wysłanie teleskopu kosmicznego o nazwie Compton Spectrometer and Imager (COSI), która ma zbadać m.in. to zagadnienie. COSI ma obserwować w tzw. miękkim promieniowaniu gamma. Badacze wskazują, że po wykryciu rozbłysku gamma trzeba będzie potem po około 10 lub 15 minutach skierować teleskop ultrafioletowy na źródło, aby potwierdzić czy powstały pierwiastki w procesie r.

Wyniki badań opublikowano 29 kwietnia w czasopiśmie naukowym "The Astrophysical Journal Letters". Pierwszym autorem publikacji jest Anirudh Patel z Uniwersytetu Kolumbii w Nowym Jorku.

Zbadany obiekt to nosi nazwę SGR 1806–20. Magntar ten znajduje się około 42 tysiące lat świetlnych od nas, w jednej z gromad otwartych gwiazd w Drodze Mlecznej. Obraca się raz na 7,5 sekundy. W 2024 roku opublikowano hipotezę, że może posiadać planetę skalistą o masie od 10 do 18 mas Ziemi, krążącą wokół niego z okresem 398 dni. (PAP)

cza/ zan/