NASA Čandras rentgenstaru observatorija ir atklājusi pirmos tiešos pierādījumus par superšķidrumu, savādu, bez berzes matērijas stāvokli neitronu zvaigznes kodolā.
Augšējā attēlā, kas parādīts šodien, parādīti rentgena attēli no Čandras (sarkanā, zaļā un zilā krāsā) un optiskie dati no Habla (zelta) Cassiopeia A, masīvas zvaigznes paliekām, kas eksplodēja supernovā. Pierādījumi par superfluid ir atrasti blīvajā atstātajā zvaigznes kodolā, tā sauktajā neitronu zvaigznē. Mākslinieka ilustrācija iespraudumā parāda neitronu zvaigznes iekšpusi, kur blīvums palielinās no oranžas garozas līdz sarkanai serdenei un, visbeidzot, līdz iekšējai sarkanai bumbiņai - reģionam, kurā pastāv superšķidrums.
Superfluīdiem, kas izveidoti laboratorijās uz Zemes, piemīt ievērojamas īpašības, piemēram, spēja uzkāpt augšup un izkļūt no hermētiskiem traukiem. Ja tie ir izgatavoti no uzlādētām daļiņām, superfluīdi ir arī supravadītāji, un tie ļauj elektriskajai strāvai plūst bez pretestības. Šādiem materiāliem uz Zemes ir plaši izplatīta tehnoloģiska pielietošana, piemēram, tādu supravadošu magnētu ražošanai, kurus izmanto magnētiskās rezonanses attēlveidošanai [MRI].
Divas neatkarīgas pētījumu grupas ir izmantojušas Chandra datus, lai parādītu, ka neitronu zvaigznes iekšpusē ir superšķidrumi un supravadošās vielas, secinājums ar svarīgu nozīmi kodolieroču mijiedarbības izpratnē matērijās ar vislielāko zināmo blīvumu. Komandas publicē savus pētījumus atsevišķi žurnālos Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi un Fiziskās apskates vēstules.
Cas A (RA 23h 23m 26,7s | Decembris + 58 ° 49 ′ 03.00) atrodas apmēram 11 000 gaismas gadu attālumā. Tās zvaigzne eksplodēja apmēram pirms 330 gadiem Zemes laikā. Neitronu zvaigznes Čandras novērojumu secība liecina, ka tagad kompaktais objekts desmit gadu laikā ir atdzisis par aptuveni 4 procentiem.
"Šis temperatūras kritums, kaut arī izklausās mazs, bija patiešām dramatisks un pārsteidzošs redzēt," sacīja Danijs Peidžs no Meksikas Nacionālās autonomās universitātes, vienas no abām komandām vadītājs. "Tas nozīmē, ka šajā neitronu zvaigznē notiek kaut kas neparasts."
Neitronu zvaigznēs ir blīvāk zināmā viela, kas ir tieši novērojama; viena tējkarote neitronu zvaigžņu materiāla sver sešus miljardus tonnu. Spiediens zvaigznes kodolā ir tik augsts, ka lielākā daļa lādēto daļiņu, elektronu un protonu, saplūst - rezultātā zvaigzne sastāv galvenokārt no neitroniem.
Jaunie rezultāti stingri norāda, ka zvaigznes kodolā atlikušie protoni atrodas superšķidrumā un, tā kā tie satur lādiņu, veido arī supravadītāju.
Abas komandas parāda, ka strauja atdzišana Cas A ir izskaidrojama ar neitronu superšķidruma veidošanos neitronu zvaigznes kodolā apmēram pēdējos 100 gados, skatoties no Zemes. Paredzams, ka strauja atdzišana turpināsies dažas desmitgades, un tad tam vajadzētu palēnināties.
"Izrādās, ka Cas A var būt dāvana no Visuma, jo mums vajadzēs noķert ļoti jaunu neitronu zvaigzni tieši īstajā brīdī," sacīja Peidžas līdzautore Madappa Prakaša no Ohaio universitātes. "Dažreiz mazliet labu laimi var sasniegt tālu zinātnē."
Materiālu superfluiditātes sākums uz Zemes notiek ārkārtīgi zemā temperatūrā pie absolūtas nulles, bet neitronu zvaigznēs tas var notikt temperatūrā, kas ir tuvu miljardam grādu pēc Celsija. Līdz šim šīs kritiskās temperatūras aprēķinos bija ļoti liela nenoteiktība. Šis jaunais pētījums ierobežo kritisko temperatūru no pusmiljarda līdz nedaudz zem miljarda grādiem.
Cas A ļaus pētniekiem pārbaudīt modeļus, kā spēcīgais kodolieroču spēks, kas saista subatomiskās daļiņas, darbojas ultradense stāvoklī. Šie rezultāti ir svarīgi arī, lai izprastu neitronu zvaigžņu uzvedības diapazonu, ieskaitot “glitches”, neitronu zvaigžņu precesiju un pulsāciju, magnētiskos uzliesmojumus un neitronu zvaigžņu magnētisko lauku attīstību.
Avoti: Karaliskās astronomiskās biedrības un Hārvardas preses relīzes. Skatiet papildu multividi NASA Chandra lapā un abus pētījumus MNRAS un Fiz. Vēstules.
