Týmu z Kalifornské univerzity v Berkeley se podařilo to, co se více než deset let zdálo nedosažitelné: pozorovat okamžik zrodu magnetaru, nejextrémnější známé hvězdy, která je skrytým motorem některých nejjasnějších hvězdných explozí ve vesmíru.
Objev, publikovaný v časopise Nature, potvrzuje hypotézu, kterou před více než deseti lety formuloval astrofyzik Dan Kasen, a otevírá dveře novému způsobu studia nejbouřlivějších jevů ve vesmíru.
Ale co přesně je magnetar? Je to neutronová hvězda, ultrakondenzovaný pozůstatek po explozivní smrti masivní hvězdy. S průměrem pouhých 20 kilometrů má však hmotnost srovnatelnou s naším Sluncem. Pro představu o této hustotě si stačí představit, že čajová lžička její hmoty by vážila tolik jako všechna auta na planetě dohromady.
Gravitace na povrchu těchto objektů je stejně ohromující: 100 až 200 miliardkrát silnější než gravitace Země. Každé těleso, které by se k němu přiblížilo, by bylo rozdrceno na atomy. A aby toho nebylo málo, magnetary se každou sekundu tisíckrát otočí.
V čem jsou však tyto objekty nejúžasnější, je jejich magnetismus. Magnetické pole Země měří na povrchu asi 0,5 gaussu, což je jednotka, kterou fyzikové používají k vyčíslení magnetické síly. Magnetar může dosahovat hodnot 10¹⁴ nebo 10¹⁵ gaussů, což je miliardkrát více než naše planeta.
Ústředním bodem objevu byla supernova SN 2024afav, která byla detekována koncem roku 2024 ve vzdálenosti asi jedné miliardy světelných let od Země. Po více než 200 dní sledovala její vývoj globální síť teleskopů Las Cumbres. Svítivost dosáhla maxima asi 50 dní po výbuchu, ale pak se stalo něco, co astronomové nečekali.
Namísto postupného slábnutí, jak tomu bývá u naprosté většiny supernov, začala jasnost oscilovat. Na světelné křivce, grafickém záznamu, který ukazuje, jak se jasnost astronomického objektu mění v čase, se objevily čtyři malé vlnky. Joseph Farah, astronom z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře, popsal tento vzorec jako ptačí trylek: každá oscilace byla o něco rychlejší než ta předchozí, což vytvářelo efekt zvyšující se frekvence.
Tyto oscilace poskytly chybějící důkaz k potvrzení dlouho diskutované teorie. Supersvítivé supernovy, objevené na počátku roku 2000, od té doby vrtají odborníkům hlavou. Mohou zářit desetkrát jasněji než běžné supernovy a navíc si udržují svou svítivost po mnohem delší dobu, než se očekávalo. Podle klasických modelů by při zhroucení železného jádra masivní hvězdy a vyvržení jeho vnějších vrstev měla výsledná jasnost poměrně rychle klesat.
Kasen navrhl, že po takovém kolapsu by se jádro mohlo přeměnit na neutronovou hvězdu s extrémním magnetickým polem: magnetar. Jeho závratná rotace by urychlovala nabité částice, které by dopadaly na materiál vyvržený ze supernovy, a toto energetické bombardování by fungovalo jako neviditelný motor pohánějící explozi mnohem déle. Problém byl v tom, že až dosud nikdo nebyl schopen tento mechanismus přímo pozorovat.
Analýza vedená Kasenem odhalila, že část vyvrženého materiálu by spadla zpět do nově vzniklého magnetaru a vytvořila by tak tzv. akreční disk, strukturu extrémně horkého plynu obíhajícího kolem kompaktního objektu. Pokud tento disk není dokonale vyrovnán s osou rotace magnetaru, vstupuje do hry jev předpovězený obecnou teorií relativity Alberta Einsteina: Lense-Thirringův efekt.
Tento jev popisuje, jak je objekt o obrovské hmotnosti rotující obrovskou rychlostí schopen táhnout za sebou samotnou strukturu časoprostoru. Toto přetahování způsobuje, že se disk hmoty začne kývat, podobně jako mírně nakloněný rotující vrchol. V praxi tento pohyb způsobuje, že disk periodicky blokuje nebo odráží část světla vyzařovaného magnetarem a vytváří tak jakýsi kosmický blikající maják. Jak se více hmoty dostává do středu, disk zrychluje svou rotaci a oscilace jasnosti se stávají častějšími, což je vzorec, který přesně odpovídá trylkování zaznamenanému dalekohledy.
Na základě těchto pozorování vědci odhadli vlastnosti nově vzniklého magnetaru. Objekt by dokončil jednu otáčku za 4,2 milisekundy a jeho magnetické pole by bylo asi 300 bilionkrát silnější než magnetické pole Země. Oba údaje odpovídají teoretickým předpovědím pro mladý magnetar.
Vědci z Kasenova týmu upozorňují, že tento typ jevu by mohl být mnohem častější, než se dosud předpokládalo. Nová zařízení, jako je Vera C. Rubin Observatory, začnou brzy skenovat oblohu s nebývalou citlivostí. Tato schopnost by mohla odhalit desítky podobných hvězdných explozí a otevřít tak zcela novou kapitolu ve studiu nejextrémnějších objektů ve vesmíru.