Chandra X-ray Observatory agentúry NASA objavilo prvý priamy dôkaz superfluidu, bizarného stavu hmoty bez trenia, v jadre neutrónovej hviezdy.
Vyššie uvedený obrázok, ktorý bol dnes zverejnený, ukazuje röntgenové lúče z Chandry (červené, zelené a modré) a optické údaje z Hubbleovho zlata (Cassiopeia A), zvyšky obrovskej hviezdy, ktorá explodovala v supernove. Dôkazy o superfluidoch sa našli v hustom jadre hviezdy, ktorá zostala pozadu, takzvaná neutrónová hviezda. Ilustračné zobrazenie umelca vo výreze ukazuje výrez vnútra neutrónovej hviezdy, kde hustota stúpa od pomarančovej kôry po červené jadro a nakoniec k vnútornej červenej guľôčke, oblasti, kde je superfluid.
Superfluidy vytvorené v laboratóriách na Zemi vykazujú pozoruhodné vlastnosti, ako napríklad schopnosť vyliezť nahor a uniknúť z nepriepustných kontajnerov. Ak sú vyrobené z nabitých častíc, superfluidy sú tiež supravodiče a umožňujú tok elektrického prúdu bez odporu. Takéto materiály na Zemi majú rozsiahle technologické aplikácie, ako je výroba supravodivých magnetov používaných na zobrazovanie magnetickou rezonanciou [MRI].
Dva nezávislé výskumné tímy použili údaje z Chandry, aby ukázali, že vnútro neutrónovej hviezdy obsahuje superfluidnú a supravodivú látku, čo je záver s dôležitými implikáciami pre pochopenie jadrových interakcií v hmote pri najvyšších známych hustotách. Tímy publikujú svoj výskum osobitne v časopisoch Mesačné oznámenia o listoch kráľovskej astronomickej spoločnosti a Listy o fyzickom preskúmaní.
Cas A (RA 23h 23m 26,7s | Dec + 58 ° 49 '03,00) je vzdialený asi 11 000 svetelných rokov. Jej hviezda explodovala asi pred 330 rokmi v časovom rámci Zeme. Sekvencia pozorovaní neutrónovej hviezdy Chandrou ukazuje, že teraz kompaktný objekt sa za desaťročné obdobie ochladil asi o 4 percentá.
„Tento pokles teploty, aj keď znie malý, bol skutočne dramatický a prekvapujúci,“ povedal Dany Page z Národnej autonómnej univerzity v Mexiku, vedúci jedného z dvoch tímov. "To znamená, že sa v tejto neutrónovej hviezde deje niečo neobvyklé."
Neutrónové hviezdy obsahujú najhustejšiu známu hmotu, ktorá je priamo pozorovateľná; jedna lyžička materiálu neutrónovej hviezdy váži šesť miliárd ton. Tlak v jadre hviezdy je taký vysoký, že väčšina nabitých častíc, elektrónov a protónov sa zlúči - výsledkom je hviezda zložená väčšinou z neutrónov.
Nové výsledky silne naznačujú, že zostávajúce protóny v jadre hviezdy sú v superfluidnom stave a, pretože nesú náboj, tvoria tiež supravodič.
Oba tímy ukazujú, že rýchle ochladenie v Cas A je vysvetlené vytvorením superfluidu neutrónov v jadre neutrónovej hviezdy v priebehu posledných 100 rokov, ako je zrejmé zo Zeme. Očakáva sa, že rýchle chladenie bude trvať niekoľko desaťročí, a potom by sa malo spomaliť.
"Ukazuje sa, že prípad A môže byť darom z Vesmíru, pretože by sme museli chytiť veľmi mladú neutrónovú hviezdu v pravý čas," uviedla spoluautorka strany Page Madappa Prakash z univerzity v Ohiu. "Niekedy môže byť trochu šťastia vo vede veľa."
Nástup superfluidity v materiáloch na Zemi sa vyskytuje pri extrémne nízkych teplotách blízko absolútnej nuly, ale v neutrónových hviezdach sa môže vyskytovať pri teplotách blízkych miliarde stupňov Celzia. Pokiaľ ide o odhady tejto kritickej teploty, doteraz existovala veľmi veľká neistota. Tento nový výskum obmedzuje kritickú teplotu na jednu pol miliardy až na menej ako miliardu stupňov.
Prípad A umožní vedcom testovať modely toho, ako sa chová silná jadrová sila, ktorá viaže subatomárne častice, v ultrafialovej hmote. Tieto výsledky sú dôležité aj pre porozumenie rozsahu správania sa neutrónových hviezd, vrátane „závad“, precesie a pulzácie neutrónových hviezd, magnetických výbojov a vývoja magnetických polí neutrónových hviezd.
Zdroje: Tlačové správy od Royal Astronomical Society and Harvard. Prezrite si ďalšie multimédiá na stránke Chandra agentúry NASA a tieto dve štúdie v MNRAS a Phys. Listy Rev.
