Nejvetsi vykriknuti ve vesmiru
Den, kdy nám zaťukala atmosféra
27. prosince 2004 zaznamenaly satelity po celém světě náhlé, obrovské zvýšení gama záření. Zemská horní atmosféra se krátce ionizovala — tedy atomy zářením ztratily elektrony.
Nebylo to dlouho (desetina vteřiny). Ale bylo to tolik, že by z toho vznikla škoda, kdyby zdroj byl blíž.
Odkud přišlo
Astronomové rychle určili zdroj: SGR 1806-20 — magnetar v naší Galaxii. Vzdálenost asi 50 000 světelných let. To je hodně — skoro úplně na druhé straně Mléčné dráhy.
Magnetar je speciální typ neutronové hvězdy. Místo obyčejné pulsace má extrémně silné magnetické pole — asi 10^15 Gauss (pro srovnání, Země má asi 0,5 Gauss). Tak silné, že atomy v jeho blízkosti nabývají tvaru vyšvihnutých rakušek.
Když se taková hvězda něčím rozčílí, může dojít k obrovské erupci energie, která cestuje vesmírem jako gama záření.
Kolik energie to bylo
Výpočet: během 0,1 vteřiny erupce SGR 1806-20 vyzářila 2×10^46 erg. To je víc energie, než vyzáří naše Slunce za 250 tisíc let.
A to z 50 000 světelných let daleko.
Kdyby SGR 1806-20 byla desetinásobně blíž (5000 světelných let), její erupce by zničila ozonovou vrstvu Země a způsobila hromadné vymírání. Naštěstí nebyla.
Proč to není astronomická katastrofa
Vesmír je velký a magnetary jsou vzácné. Těch "extrémně blízkých", kteří by nás mohli ohrozit, je velmi málo. A předpovídat erupce je obtížné — jen občas, ne pravidelně.
Je to připomenutí, že i ve zdánlivě klidném vesmíru jsou místa nebezpečná jako miliardy vodíkových bomb. A naše Země je jen drobná kulička v prostoru plném extrémů.
Když někdy obdržíme gama záblesk z jiné galaxie, víme, že se někde stalo něco ještě extrémnějšího. Magnetary tančí v rytmu, který my jen občas slyšíme. A jeden z nich nás 27. prosince 2004 políbil na rozloučenou.
27. prosince 2004
21:30:26 UTC. Detektor RHESSI na oběžné dráze. Obrovský pulz gama záření, energie pětkrát vyšší než cokoliv pozorované předtím. V první chvíli si vědci mysleli, že je to porucha elektroniky — hodnoty 'nemohly' být reálné.
Pak přišly nezávislé detekce z dalších satelitů (Swift, INTEGRAL, Konus). Stejný čas, stejný směr. Ne porucha. Skutečný signál.
Zdroj: SGR 1806-20, magnetar v souhvězdí Sagittaria, vzdálenost ~ 50 000 světelných let. Známý byl od 1979. Občas vykazoval menší výtrysky. Tohle byl 100× silnější.
Co je magnetar
Magnetar je neutronová hvězda s extrémně silným magnetickým polem. Typická neutronová hvězda má pole 10¹² Gauss. Magnetar má 10¹⁴ - 10¹⁵ Gauss — dvě řády víc.
Pro srovnání: nejsilnější umělé pole, které jsme kdy vytvořili na Zemi (Národní laboratoř Tsukuba), je ~ 10⁶ Gauss. Magnetické pole magnetaru je 10⁹× silnější. Kdybyste měli kreditní kartu jeden milion kilometrů od magnetaru, magnetické pole by ji vymazalo.
Jak vznikne? Nikdo přesně neví. Pravděpodobně z extrémní rotace mladé neutronové hvězdy + dynamo amplifikace ve vnitřku.
Energetika výtrysku
Za 0.2 sekundy vyzářil SGR 1806-20 ~ 2 × 10⁴⁶ erg gama záření. To je:
• 250 000× tolik, kolik Slunce vyzáří za rok
• 1 % energie typické supernovy
• Ekvivalent ~ 10²⁹ tun TNT
A to vše za 0.2 sekundy. Peak luminosita ~ 10⁴⁷ erg/s = 10²⁰ × peak Slunce.
Mechanismus: 'starquake' — náhlá rekonfigurace magnetického pole magnetaru. Magnetické energie uložené v extrémně napjaté kůře se uvolní v jednom okamžiku. Podobné jako zemětřesení, jen s magnetickou energií místo elasticitní.
Dopad na Zemi
I z 50 000 světelných let byl signál tak silný, že ionizoval horní zemskou atmosféru. Detekováno: změna v ionosférické vrstvě na denní straně Země. Krátkovlnná radio komunikace ovlivněna na ~ 30 minut.
Kdyby SGR 1806-20 byl 100× blíže (~ 500 ly), výtrysk by způsobil masivní vyhynutí. Lze ho srovnat s některými proposed původci masového vymírání v hluboké minulosti Země (Ordovician extinction, ~ 450 mya, hypotéza bližší gama-ray burst).
Co je za tím
Magnetary jsou rare — jen několik desítek známých v Galaxii. Většinou klidné, občas aktivní. SGR 1806-20 patří k 'aktivnímu' typu (Soft Gamma Repeater).
Po 27. prosinci 2004 se SGR 1806-20 vrátil k klidnému stavu. Pozorovatelný v X-ray (Swift, NuSTAR) jako persistentní zdroj. Zhruba každých pár let menší výtrysk, ale nic srovnatelného s 2004 events.
Další podobný nebyl detekován až do 2024 (s SGR 1935+2154, který produkoval také první detekovaný galaktický FRB).
Lekce
Vesmír je extrémnější než si myslíme. Magnetary jsou jeden z mnoha 'extreme' objektů, které existovaly desetiletí jako teoretická predikce, než byly přímo pozorované.
Lekce: pokud teorie říká, že něco s velmi malou pravděpodobností existuje, ale s katastrofálními důsledky pokud existuje — dejte tomu pozornost. Magnetary, gamma-ray bursts, kilonovae, supernovae — všechno to jsou věci, které jednou mohou ovlivnit Zemi.
Zatím jsme měli štěstí. SGR 1806-20 byl daleko. Příští magnetar starquake nemusí být.