Astronomai pirmą kartą rado žvaigždę su kietu paviršiumi

Astronomai paskelbė atradę įmagnetintą neutroninę žvaigždę, kuri, atrodo, turi visiškai kietą paviršių.

Dabartinėmis mokslo žiniomis, žvaigždės yra masyvūs dangaus kūnai, sudaryti daugiausia iš dujų ir plazmos, ir neturi kieto paviršiaus. Žvaigždės dujas veikiančios gravitacinės jėgos verčia jas suspausti ir įkaisti, o galiausiai branduolinės sintezės reakcijos branduolyje sukelia šviesą ir šilumą. 

Nors yra įvairių tipų žvaigždžių, pavyzdžiui, raudonosios milžinės, baltosios nykštukės ir neutroninės žvaigždės, nė viena iš šių tipų žvaigždžių neturi kieto paviršiaus. Tačiau dabar padėtis pasikeitė.

Tarptautinė 50 tyrėjų grupė išanalizavo informaciją, gautą iš "Imaging X-ray Polarimetry Explorer" (IXPE) - palydovo, kurį NASA ir Italijos kosmoso agentūra paleido 2021 m. gruodį. Jų išvados paskelbtos žurnale "Science". Tyrėjai surinko duomenis apie neutroninę žvaigždę, turinčią įstrižą žymenį 4U 0142+61.

Neutroninė žvaigždė 4U 0142+61 yra pulsuojantis rentgeno spindulių šaltinis, esantis Kasiopėjos žvaigždyne, maždaug už 13 000 šviesmečių nuo Žemės. Tai neutroninės žvaigždės tipas, vadinamas anomaliuoju rentgeno spindulių pulsaru (angl. anomalous X-ray pulsar, AXP), kuriam būdinga neįprasta rentgeno spinduliuotė ir stiprus magnetinis laukas.

4U 0142+61 pirmą kartą buvo aptikta devintajame dešimtmetyje kaip pastovus rentgeno spindulių šaltinis, o vėliau dėl periodiškai sklindančios rentgeno spinduliuotės identifikuota kaip pulsaras. 4U 0142+61 pulsacijos periodas yra apie 8,7 sekundės, ir jis pasižymi dideliu stabilumu ilgą laiką.

Viena iš ryškiausių 4U 0142+61 ypatybių - itin stiprus magnetinis laukas, kurio stiprumas siekia apie 10^14 Gausų. Dėl to ji yra viena stipriausiai įmagnetintų neutroninių žvaigždžių, ir manoma, kad tai lemia neįprastą pulsaro rentgeno spindulių emisiją.

Manoma, kad 4U 0142+61 rentgeno spinduliuotę lemia pulsaro magnetinio lauko skilimas, dėl kurio aplink neutroninę žvaigždę susidaro karšta įmagnetinta plazma. Rentgeno spinduliai sklinda plazmai sąveikaujant su stipriu magnetiniu lauku, o periodines pulsacijas, kaip manoma, sukelia neutroninės žvaigždės ir jos magnetinio lauko sukimasis.

Apskritai neutroninė žvaigždė 4U 0142+61 yra svarbus astronomų tyrimų objektas, nes leidžia suprasti neutroninių žvaigždžių savybes ir elgseną, taip pat mechanizmus, dėl kurių Visatoje susidaro didelės energijos spinduliuotė.

Neseniai atliekant 4U 0142+61 stebėjimus rentgeno spindulių teleskopais, jos rentgeno spinduliuotėje aptiktos "kvaziperiodinės osciliacijos". Manoma, kad šiuos virpesius sukelia vibracijos arba seisminės bangos, sklindančios per neutroninės žvaigždės plutą, o tai rodo, kad pluta yra kieta.

4U 0142+61 iš tikrųjų yra kietas kūnas, arba bent jau taip atrodo. Remdamiesi naujausia IXPE informacija, mokslininkai žurnale "Science" teigia, kad labai neįtikėtina, jog iš 4U sklindanti energija būtų "suderinama su atmosferos egzistavimu ir tik šiek tiek suderinama su kondensuotu paviršiumi". 

Šios kietos plutos, kuri greičiausiai sudaryta iš geležies, atomai būtų iškraipyti, praradę savo sferinę formą, o vietoj to ištempti ir pailginti magnetinio lauko kryptimi. 

Šios magnetinės jėgos sulaikytų jonus kartu ir sukurtų gardelę. Kitaip tariant, paviršius galėtų būti sudarytas ne iš neutronų, o iš "normalios" medžiagos, pavyzdžiui, geležies, iš kurios sudaryta Žemė.

"Tai buvo visiškai netikėta. Buvau įsitikinusi, kad ten bus atmosfera", - sakė viena iš pagrindinių tyrimo autorių, IXPE mokslinės grupės narė profesorė Silvija Zane (Silvia Zane). Čia gali būti alternatyvus paaiškinimas, tačiau kol kas nėra pakankamai duomenų, kad būtų galima ištirti šias kitas galimybes. "Kitas žingsnis - stebėti karštesnes neutronines žvaigždes, turinčias panašų magnetinį lauką, ir ištirti, kaip temperatūros ir magnetinio lauko sąveika veikia žvaigždės paviršiaus savybes."

Research Paper, News Statement

P komentaras: užsienis rašo, todėl tiesos ieškokite "duonos trupiniais"... atsirinkite faktus. Patiko pasidalinkite.