Luonnolta sujuu magneettikenttien tuottaminen. Omakin galaksimme on niitä pullollaan. Kentistä on meille hyötyä mutta myös harmia. Onneksi vahvimmat magneetit, magnetarit, ovat kymmenientuhansien valovuosien päässä.

TEKSTI:Leena Tähtinen

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Luonnolta sujuu magneettikenttien tuottaminen. Omakin galaksimme
on niitä pullollaan. Kentistä on meille hyötyä mutta myös harmia.
Onneksi vahvimmat magneetit, magnetarit, ovat kymmenientuhansien
valovuosien päässä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2003

Magneettisuus on luonnon voima samaan tapaan kuin vetovoima. Sen synnyttämästä magneettikentästä on moneen. Se ohjaa kaasun liikettä Linnunradassa. Se muotoilee tähden ympärille muodostuvaa planeettakuntaa. Se sanelee, millaisia kaasuryöppyjä tähdet paiskovat kiertolaisiaan kohti. Oman Aurinkomme magneettikenttä vaikuttaa avaruusmyrskyinä suoraan elämäämme.


 


Planeettojen magneettikentistä meitä koskettaa tietysti eniten Maan kenttä. Emme edes olisi täällä, ellei se suojaisi meitä kosmisilta säteiltä.

Hurjat neutronitähtiä

Voimakkaimmat tunnetut magneetit ovat erikoisia neutronitähtiä, joita kutsutaan magnetareiksi. Nämä tähdet, joiden magneettikentät ovat tuhansia kertoja voimakkaampia kuin tavallisten neutronitähtien, löytyivät nelisen vuotta sitten.

  perii magneettikenttänsä emätähdeltään, neutronitähdeksi luhistuneelta massiiviselta tähdeltä. Fysiikan sääntöjen mukaan tähden heikkokin magneettikenttä näet voimistuu rajusti, kun tähden ydin luhistuu. Jos näin on, mikseivät kaikki neutronitähdet ole magnetareja?





Mistä nimi magnetar?

Magnetar ei ole sukua kaunottarelle, haltiattarelle eikä kuningattarelle, sillä sanan -tar-loppu ei ole suomea vaan tulee englannin sanasta star, tähti. Magnetar on alkuaan magnetic star, mag-neettinen tähti.

Tähtitieteessä on kaksi muutakin samaan tapaan muodostettua yleistä termiä, joskin niistä star-sanan t on pudotettu pois: pulsari, pulsar, on alkuaan pulsating star, nopeasti sykkivä tähti, kvasaari, quasar, puolestaan quasi stellar object, tähdenkaltainen kohde.


Havaittu tusina

Magnetarit ovat hyvin harvinaisia. Niitä tunnetaan vain 12. Harvinaisuus selitetään sillä, että magnetarien magneettikenttä heikkenee nopeasti, noin 10 000 vuodessa. Niitä ei siis ole taivaalla suurta joukkoa kerralla, eikä niitä siksi osu usein kaukouputkeen.

Toistaiseksi voimakkain mitattu magneetti on neutronitähti SGR 1806-20. Sen erityisen vahva kenttä paljastui Rossi-röntgensatelliitilla, joka seurasi, miten protonit kulkivat tähden hurjassa magneettikentässä. Kentän voimakkuudeksi laskettiin sata miljardia teslaa.

Jos tämä magnetar olisi Kuun etäisyydellä meistä, sen magneettikenttä järjestelisi molekyylimme uuteen uskoon. Onneksi se on noin 40 000 valovuoden päässä.

   magnetarit ovat oivallisia laboratorioita. Niissä voidaan selvittää, miten aine käyttäytyy äärimmäisissä magneettikentissä.

Aurinkokin työllistää

Tutkijoilla riittää kuitenkin työtä myös tavallisten tähtien magneettikenttien setvimisessä. Jopa Auringon magneettikenttää ymmärretään vain pääpiirteittäin.

  kentästä vapautuvaa energiaa. Näissä hiukkasryöpsähdyksissä kaasua ruiskastaa Maatakin kohti.

Auringon kaasupurkaukset kiinnostavat meitä, sillä niiden aiheuttamat magneettiset myrskyt rikkovat muun muassa satelliittien elektroniikkaa ja voimansiirtoverkkoja. Avaruussäätä ennustamalla koetetaan suojata säteilylle alttiita laitteita.

  jopa 10 miljoonaa kertaa villimmin kuin Aurinko. Jos tähtemme yltyisi tällaiseen menoon, olisimme pulassa.

Syytä huoleen ei ole, sillä superpurkaukset johtuvat ilmeisesti kyseisten tähtien lähellä kiertävistä jättiläisplaneetoista. Purkaus voi syntyä, kun tähden ja planeetan magneettikentät sotkeutuvat toisiinsa. Kenttien ajautuessa jälleen erilleen sotkuihin tallentunut energia vapautuu superpurkauksena.




Kenttiä moneen lähtöön

                 Kentän voimakkuus tesloina


                                   100 000 000 000


                              100 000 000


                           0,15


                0,01


                                       0,0004


                                           0,000025 - 0,00005


     0,0000065


                                    0,00000001-0,000001


Linnunrata                                 0,0000000001


Planeetat vaihtelevia

  kenttiä riittää moneksi. Joillakin planeetoilla ei ole kenttää lainkaan.

Taivaankappaleelle muodostuu magneettikenttä, jos sillä on sähköä johtava kerros, jonka aine pääsee virtaamaan ja muodostamaan pyörteitä. Lisäksi kappaleen itsensä pitää pyöriä.

Tähdissä sähköä johtaa ionisoitunut kaasu. Jupiterin ja Saturnuksen voimakkaat kentät taas perustuvat metalliseen vetyyn. Uranuksen ja Neptunuksen sähköä johtava aine on vesijäätä ja ammoniakkia. Niidenkin kentät ovat kymmeniä kertoja Maan kenttää voimakkaampia. Merkuriuksellakin on heikko kenttä. Sen sijaan Venukselta sitä ei ole mitattu. Ehkä Venus pyörii liian hitaasti.

  saatiin vasta 1998, kun Mars Global Surveyor  tutki planeettaa: Marsilla ei ole yhtenäistä magneettikenttää. Syykin on selvä: Marsin ydin on kokonaan jähmettynyt. Kuulta puuttuu magneettikenttä samasta syystä.

Maan kenttä tutuin

Maan sulassa rautanikkeliytimessä syntyy miljardien ampeerien sähkövirtoja, jotka saavat aikaan samanlaisen kaksinapaisen magneettikentän kuin on sauvamagneetilla.

  Ytimen virtausten "eläminen" puolestaan aiheuttaa vaihtelua, joka ilmenee parin vuoden jaksoissa. Lisäksi kentän navat vaihtavat keskenään paikkaa suunnilleen 200 000 vuoden välein. Tämä tiedetään, sillä magneettikentän suunta tallentuu kiviin.   

  ennustaminen ei silti suju. Ei senkään, miten vahdinvaihto vaikuttaa Maan oloihin. Auringon magneettikentän navat heittävät häränpyllyä   keskimäärin 11 vuoden välein ilman sen kummempaa hälinää.

Maan navoista puhutaan parhaillaan, sillä muutamat tutkijat arvelevat napojen vaihdon olevan aluillaan.

Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla