マグネター

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マグネター^[1]（英: Magnetar^[1]）とは極端に強い磁場を持ち、その磁場の減衰をエネルギー源として大量の高エネルギー電磁波、特にX線やガンマ線を放射する中性子星である。マグネターの理論は1992年にロバート・ダンカンとクリストファー・トンプソンによって定式化された。この説が提唱された後の約10年間で、過去に観測されている軟ガンマ線リピーターや異常X線パルサーなどのさまざまな天体に対する有望な物理的説明として、広く受け入れられるようになった。

形成編集

超新星爆発によって恒星が収縮して中性子星になる時、元の恒星が持っていた磁場は劇的に強度が大きくなる（長さのスケールが半分に収縮すると磁場の強さは4倍になる）。ダンカンとトンプソンは、中性子星の磁場は通常でも10⁸ T（テスラ）という強大なものだが、特定の条件ではさらに強い 10¹¹ T 以上になりうることを計算で明らかにした。このような極端に磁場の強い中性子星をマグネターと呼ぶ。

超新星爆発を起こした恒星の質量の約10%は爆発中に失われる。このような大きな星（10 - 30太陽質量）がブラックホールではなく中性子星になるには、さらに質量の大部分（およそ80%と考えられる）が失われる必要がある。

超新星爆発の10個に1個は、パルサーのような標準的な中性子星ではなくマグネターになると見積もられている。恒星が超新星になる前に既に速い自転速度と強い磁場を持っていた場合にマグネターが作られる。マグネターの磁場は、中性子星の寿命の中で最初の約10秒間に、中性子星内部で核物質が対流駆動されたダイナモ効果を起こすことによって生まれると考えられている。中性子星が最初に対流速度と同じ程度の速さ（約10ミリ秒程度）で自転していると、対流が星全体で起こり、その運動エネルギーの多くが磁場の強度に変換される。一方、自転の遅い中性子星では対流は局所的な領域でしか生じない。

寿命編集

重元素（ほとんどは鉄）のプラズマからなるマグネターの外層では、張力が強まって星震(Starquake)を起こす場合がある。この震動は非常にエネルギーが大きく、X線やガンマ線バーストを起こす^[2]。このような状態にある天体を天文学では軟ガンマ線リピーター (soft gamma-ray repeater:SGR) と呼ぶ。

マグネターが軟ガンマ線リピーターとなっている期間は短い。星震が起きるとエネルギーと物質が大規模に放出される。物質は強い磁場に束縛されており、数分のあいだに散逸する。動径方向に物質が放出されると角運動量が失われ、これによって星の自転は減速する。このようにしてマグネターはその強い磁場のせいで他の中性子星よりも急速に自転速度が遅くなる。自転が遅くなると磁場が弱まり、わずか1万年後には星震は起こらなくなる。この後も中性子星はX線を放射し、研究者はこの段階の星が異常X線パルサー (anomalous X-ray pulsar:AXP) であると推測している。さらに1万年ほど経つと活動は完全に停止する。

軟ガンマ線リピーターの星震は非常に大規模で、いくつかは直接観測されている。その例として、2004年 12月27日の SGR 1806-20 などがある。今後望遠鏡が増えればより多くの例が観測されると期待されている。