Άστρο νετρονίων εκπέμπει αντιύλη στο διάστημα

Από σελίδα της NASA, 19 Σεπτεμβρίου 2002

Αστρονόμοι με τη βοήθεια δύο Διαστημικών Παρατηρητηρίων, το Chandra και το Hubble, που έκαναν παρατηρήσεις για αρκετούς μήνες, συνέλαβαν ένα ασυνήθιστο μικρό περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων κοντά στο pulsar του Καρκίνου, να βγάζει πίδακες αντιύλης στο διάστημα με ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός. Οι νέες εικόνες που συνθέτουν μια ταινία θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να μελετήσουν τι συμβαίνει μετά την έκρηξη των σουπερνόβα, καθώς αυτοί σχηματίζουν θεωρίες για τον κύκλο ζωής των άστρων και με ποιο τρόπο τα σουπερνόβα βοηθούν στην ανακύκλωση της ύλης στο σύμπαν.

Φαίνεται πως μόνο στην αστρονομία μπορεί κάτι που έχει ήδη εκραγεί και συνθλιβεί, να είναι ακόμη σε μεγάλο βαθμό ενεργητικό και δυναμικό. Οι επιστήμονες έχουν τώρα μάθει ότι αυτή είναι η περίπτωση με τα απομεινάρια των supernova που συμβαίνουν όταν τα άστρα τελειώσουν όλα τα πυρηνικά τους καύσιμα και διαλύονται από έκρηξη.

Δεξιά: Μια εικόνα με τη βοήθεια των Hubble+Chandra της εσωτερικής περιοχής του Νεφελώματος του Καρκίνου

"Μέσα από αυτή τη ταινία που βγήκε το Νεφέλωμα του Καρκίνου (Crab Nebula) ξαναζωντανεύει", λέει ο Jeff Hester του Πανεπιστημίου της Αριζόνας, επικεφαλής του εγγράφου που δημοσιεύεται στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters. "Μπορούμε να δούμε πως δουλεύει αυτή η φοβερή γεννήτρια".

Το Νεφέλωμα του Καρκίνου και το άστρο νετρονίων του είναι τα απομεινάρια της εξαιρετικά μεγάλης έκρηξης ενός σουπερνόβα που οι Κινέζοι αστρονόμοι την παρατήρησαν το 1054 μ.Χ. Είναι 6000 έτη φωτός από τη Γη. Στο κέντρο του φωτεινού νεφελώματος βρίσκεται ένα ταχύτατα περιστρεφόμενος αστέρας νετρονίων, ή ένας pulsar που εκπέμπει παλμούς ακτινοβολίας 30 φορές το δευτερόλεπτο

"Ο Καρκίνος" έχει γίνει από τότε ένα από τα περισσότερο μελετημένα αντικείμενα του ουρανού. Συνδυάζοντας την ισχύ του Chandra και του Hubble, η ταινία αποκαλύπτει χαρακτηριστικά που ποτέ πριν δεν φαίνονταν σε στατικές εικόνες. Κατανοώντας τον Καρκίνο, οι αστρονόμοι ελπίζουν να μάθουν  το μυστικό με ποιο τρόπο παρόμοια αντικείμενα μέσα στο σύμπαν ενεργοποιούνται.

Στην ταινία, φωτεινές μπορεί να δούμε τις ομιχλώδεις δομές να κινούνται προς τα έξω με το ήμισυ της ταχύτητας του φωτός για να σχηματίσουν ένα διαστελλόμενο δακτυλίδι, ορατό και στις οπτικές και στις αόρατες ακτίνες-Χ. Αυτές σαν τούφες καπνού εμφανίζονται να προέρχονται από ένα κύμα κλονισμού που αποκαλύπτεται σαν ένας εσωτερικός δακτύλιος ακτίνων-Χ.

"Αυτά τα δεδομένα δεν αφήνουν αμφιβολία πως ο εσωτερικός δακτύλιος ακτίνων-Χ είναι η τοποθεσία ενός κύματος κλονισμού, που αντιστρέφει τον υψηλής ταχύτητας άνεμο από το πάλσαρ προς  εξαιρετικά ενεργητικά σωματίδια", λέει ο Koji Mori του Πολιτειακού Πανεπιστημίου Penn και συνεργάτης της έρευνας.

Άλλο δραματικό χαρακτηριστικό της ταινίας είναι ο στροβιλώδης  πίδακας που βρίσκεται κάθετα στους εσωτερικούς και εξωτερικούς δακτυλίους. Παρατηρούνται επίσης βίαιες εσωτερικές  κινήσεις. "Ο πίδακας μοιάζει σαν ατμός από ένα μπόιλερ υψηλής πίεσης", σχολιάζει ο David Burrows του Penn, "εκτός κι αν πιστέψεις ότι παρατηρείς ένα ρεύμα ηλεκτρονίων ύλης και αντιύλης να κινούνται με τη μισή από τη ταχύτητα του φωτός!".

Αυτές οι φωτεινές τούφες ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων κινούνται λοιπόν προς τα έξω και σχηματίζουν ένα διαστελλόμενο δακτύλιο, σαν έναν κυματισμό σε μια λίμνη. Αυτός ο δακτύλιος φωταγωγείται από υλικό που διασκορπίζεται από το ταχύτατα περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων, που εκπέμπει φωτεινούς παλμούς σε τακτά χρονικά διαστήματα, ή πάλσαρ.  Ο δακτύλιος περιέχει δύο δωδεκάδες περίπου κόμβους που φωτοβολούν, ξεθωριάζουν, τρεμοπαίζουν και περιστασιακά ρίχνουν ριπές ακτινοβολίας προς τα έξω, κάνοντας έτσι να σηκώνονται νέφη σωματιδίων.

Το νεφέλωμα μπορεί να φαίνεται εξωτικό, αλλά ο επιστήμονας του Πανεπιστημίου του Harvard Robert Kirshner λέει ότι η κατανόηση αυτής της διαδικασίας είναι σπουδαία στο να μάθουμε πως δουλεύει το σύμπαν. Είναι ένα κεντρικό θέμα να γνωρίζουμε πως πεθαίνοντας το άστρο διανέμει υλικό που τελικά συνενώνεται προς νέα άστρα, στοιχεία από τα οποία εμείς είμαστε φτιαγμένοι. "Με τα νέα δεδομένα, θα είμαστε ικανοί να πάρουμε μια ιδέα σωστή τι γίνεται στη γειτονιά των αστέρων νετρονίων, να δούμε πως αυτό το γεγονός επιδρά στο υπόλοιπο μέρος του Νεφελώματος, πως αυτό βοηθάει στο να αναμιγνύονται τα θραύσματα από το supernova για να δημιουργήσουν την επόμενη γενιά των άστρων", λέει ο ίδιος.

Η εσωτερική περιοχή του Νεφελώματος του Καρκίνου γύρω από το πάλσαρ παρατηρήθηκε με τον Hubble σε 24 περιπτώσεις μεταξύ του Αυγούστου 2000 και Απριλίου 2001, και με τον Chandra σε οκτώ περιπτώσεις μεταξύ Νοεμβρίου 2000 και Απριλίου 2001.