Oamenii de știință au obținut cea mai bună măsurare a mărimii și a conținutului unei stele cu neutroni, un obiect ultra-dens care conține cea mai ciudată și mai rară materie din Univers.
Această măsurare poate duce la o mai bună înțelegere a blocurilor de construcție ale naturii - protoni, neutroni și quark-urile lor constitutive - întrucât sunt comprimate în interiorul stelei neutronului, cu o densitate de miliarde de ori mai mare decât pe Pământ.
Dr. Tod Strohmayer de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Md. Și colegul său, Adam Villarreal, student absolvent la Universitatea din Arizona, prezintă astăzi aceste rezultate în cadrul unei conferințe de presă bazate pe Web în New Orleans, la întâlnirea din Divizia de Astrofizică de înaltă energie a Societății Americane de Astronomie.
Ei au spus că cea mai bună estimare a razei unei stele cu neutroni este de 11,5 kilometri (7,5 mile), plus sau mai puțin o plimbare în cartierul francez. Masa pare a fi de 1,75 ori mai mare decât cea a Soarelui, mai masivă decât preconizează unele teorii. Și-au făcut măsurătorile cu ajutorul explozorului de radiografie Rossi de la NASA și a arhivat date cu raze X
Relația de căutare masă de lungă durată definește relația internă a densității și presiunii stelei neutronului, așa-numita ecuație de stare. Și, la rândul său, determină ce fel de materie poate exista în interiorul unei stele cu neutroni. Conținutul oferă un test crucial pentru teoriile care descriu natura fundamentală a materiei și energiei și puterea interacțiunilor nucleare.
„Ne-ar dori foarte mult să punem mâna pe lucrurile din centrul unei stele cu neutroni”, a spus Strohmayer. „Dar, întrucât nu putem face asta, este vorba despre următorul lucru. O stea cu neutroni este un laborator cosmic și oferă singura ocazie de a vedea efectele materiei comprimate într-un asemenea grad. "
O stea neutronică este rămășița de bază a unei stele cândva mai mare decât Soarele. Interiorul conține materii sub forțe care au existat, probabil, în momentul Big Bang-ului, dar care nu pot fi duplicate pe Pământ. Steaua de neutroni din anunțul de astăzi face parte dintr-un sistem de stele binare numit EXO 0748-676, situat în constelația Volans, sau Flying Fish, la aproximativ 30.000 de ani lumină, vizibil în cerul sudic, cu un telescop curte mare.
În acest sistem, gazul dintr-o stea de companie „normală” se aruncă pe steaua neutronului, atras de gravitație. Aceasta declanșează explozii termonucleare pe suprafața stelelor de neutroni care luminează regiunea. Astfel de explozii dezvăluie adesea viteza de rotire a stelei de neutroni printr-o licărire în lumina de raze X emisă, numită oscilație de rafală. (Consultați Articolele 1 - 6 pentru conceptul unui artist al acestui proces. Un film și o legendă detaliată pot fi găsite în coloana albastră din dreapta.)
Oamenii de știință au detectat o frecvență de oscilație de rupere de 45 de hertzi, care corespunde unei viteze de rotire a stelelor de neutroni de 45 de ori pe secundă. Acesta este un ritm pe îndelete pentru stelele neutronice, care sunt adesea văzute învârtind de peste 300 de ori pe secundă.
Oamenii de știință au valorificat apoi EXO 0748-676 observații cu satelitul XMM-Newton al Agenției Spațiale Europene din 2002, condus de Dr. Jean Cottam de la NASA Goddard. Echipa Cottam a detectat linii spectrale emise de gazul fierbinte, similar în ceea ce privește liniile unei cardiograme. Aceste linii aveau două caracteristici. În primul rând, au fost deplasate Doppler. Aceasta înseamnă că energia detectată a fost o medie a luminii care se învârte în jurul stelei de neutroni, îndepărtându-se de noi și apoi spre noi. În al doilea rând, liniile au fost redinse gravitațional. Aceasta înseamnă că gravitația a atras lumina, în timp ce a încercat să scape de regiune, furând un pic din energia sa.
Strohmayer și Villarreal au stabilit că frecvența de 45 de hertzi și lățimile de linie observate de la deplasarea Doppler sunt în concordanță cu o rază de stele neutronice între 9,5 și 15 kilometri, cu cea mai bună estimare la 11,5 kilometri. Relația dintre frecvența de spargere, deplasarea Doppler și raza este că viteza gazului care se învârte în jurul suprafeței stelei depinde de raza stelei și de viteza de rotire a acesteia. În esență, o rotire mai rapidă corespunde unei linii spectrale mai largi (o tehnică similară cu modul în care un soldat de stat poate detecta mașinile cu viteză).
Măsurarea gravitațională a redshift-ului echipei Cottam a oferit prima măsură a unui raport de masă-rază, deși fără cunoștință de masă și rază. Acest lucru se datorează faptului că gradul de redshifting (forța gravitației) depinde de masa și raza stelei neutronice. Unii oameni de știință au pus sub semnul întrebării această măsurătoare, căci liniile spectrale detectate păreau prea înguste. Noile rezultate consolidează interpretarea gravitațională redshift a liniilor spectrale ale echipei Cottam (și deci raportul masă-rază) deoarece o stea cu rotire mai lentă poate produce cu ușurință astfel de linii relativ înguste.
Deci, din ce în ce mai încrezători în raportul între raza masă și știind acum raza, oamenii de știință ar putea calcula masa stelei neutronice. Valoarea a fost cuprinsă între 1,5 și 2,3 mase solare, cu cea mai bună estimare la 1,75 mase solare.
Rezultatul susține teoria că materia din steaua de neutroni din EXO 0748-676 este împachetată atât de strâns, încât aproape toți protonii și electronii sunt stoarse în neutroni, care se învârt ca un superfluid, un lichid care curge fără frecare. Cu toate acestea, problema nu este atât de strânsă, încât quark-urile sunt eliberate, o așa-numită stea de quark.
„Rezultatele noastre încep cu adevărat să pună pe ecuația stării de neutroni”, a spus Villareal. „Se pare că ecuațiile de stat care prezic că fie stele foarte mari, fie foarte mici sunt aproape excluse. Poate că mai interesant este faptul că avem acum o tehnică de observație care ar trebui să ne permită măsurarea relațiilor între raza masă și alte stele neutronice. ”
O misiune propusă de NASA numită Observatorul de raze X constelația ar avea capacitatea de a face astfel de măsurători, dar cu o precizie mult mai mare, pentru o serie de sisteme cu stele neutronice.
Sursa originală: Comunicat de presă al NASA
