Η διάσπαση του μαγνητικού πεδίου των άστρων νετρονίων θα μπορούσε να αλλάξει ό,τι ξέρουμε για αυτά

Πηγή: PhysOrg.com, 25 Φεβρουαρίου 2007

"Αυτό που έχουμε βρει για τα άστρα νετρονίων μπορεί να ασκήσει βαθιές επιδράσεις σε αυτό που ξέρουμε για το πώς εξελίσσονται, πόσο παλαιά είναι και ακόμη και από τι αποτελούνται τα άστρα νετρονίων", λέει ο Bennett Link καθηγητής της φυσικής στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Μοντάνα στην πόλη Bozeman.

Μέχρι τώρα, εξηγεί ο Link, όλα τα στοιχεία έδειξαν ότι τα μαγνητικά πεδία των άστρων νετρονίων διαρκούν ουσιαστικά για πάντα, εκτός από τα άστρα με πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία -- τα μάγναστρα ή magnetars -- που έχουν μαγνητικά πεδία πάνω από 10¹⁴ G. Ο Link και οι συνάδελφοι του, Jose Pons, Juan Miralles και Ulrich Geppert από το τμήμα εφαρμοσμένης φυσικής στο πανεπιστήμιο Alacant της Ισπανίας παρουσίασαν τα συμπεράσματα τους από τη μελέτη περίπου 30 άστρων νετρονίων στο Physical Review Letters. Οι παρατηρήσεις τους, και τα συμπεράσματα που προέρχονται από αυτά μπορούν να βρουν "στοιχεία για τη θέρμανση των άστρων νετρονίων από την αποσύνθεση των μαγνητικών πεδίων τους."

Η σημαντικότερη ανακάλυψη από την εργασία της ομάδας είναι ότι τα αστέρια με μαγνητικά πεδία παραπάνω από περίπου 10¹² G παρουσιάζουν στοιχεία για την αποσύνθεση των μαγνητικών πεδίων τους. Προηγουμένως, τέτοια αστέρια υποτίθεται ότι είχαν σταθερά μαγνητικά πεδία όπως και τα αστέρια με πιο ασθενή πεδία. "Η εργασία μας καλύπτει το κενό μεταξύ των άστρων με ασθενή πεδία και των magnetars", αναφέρει ο επικεφαλής της έρευνας. Καθώς δε η ενέργεια του πεδίου διαλύεται στο διάστημα, την ψύξη αυτών των άστρων με ισχυρά πεδία καθυστερεί.

Ένα αστέρι νετρονίων (δεξιά) μήπως στον πυρήνα του υπάρχουν κουάρκ;

Ένα αστέρι νετρονίων είναι ένα υπέρπυκνο αστρικό κατάλοιπο που δημιουργείται μετά από μια έκρηξη σουπερνόβα. Περισσότερη μάζα από όσο περιέχεται στον ήλιο βρίσκεται σε ένα χώρο διαμέτρου μόλις 20 χλμ. Ένας λόγος που αυτά τα αντικείμενα είναι τόσο ενδιαφέροντα είναι επειδή περιέχουν ύλη πυκνότερη από οτιδήποτε μπορούμε να μελετήσουμε στη Γη. "Μπορείτε να μελετήσετε τις ιδιότητες της πυκνής ύλης μόνο σε ένα ορισμένο σημείο στο εργαστήριο σας", εξηγεί ο Link. "Αλλά εάν θα μπορούσατε να ανακαλύψετε τι συμβαίνει σε ένα αστέρι νετρονίων, τότε θα μπορούσατε να μάθετε περισσότερα για το αλληλεπιδρούν μερικά από τα πιο εξωτικά σωματίδια που συναντάτε στα πειράματα των επιταχυντών, όπως πιόνια, υπερόνια και κουάρκ."

"Ένας τρόπος για να προσεγγιστεί αυτό το πρόβλημα είναι να εξετάσετε πώς χάνουν την θερμότητά τους τα άστρα νετρονίων καθώς γερνούν, Και αυτό που έχουμε βρει θα μπορούσε να ασκήσει βαθιές επιδράσεις στη γνώση που έχουμε για το πώς ψύχονται, πόσο παλαιά είναι και ακόμη και από τι αποτελούνται τα άστρα νετρονίων", δηλώνει ο Link.

Φαίνεται ότι μόνο το 5% περίπου των άστρων νετρονίων, με τα πιο ισχυρά πεδία, υποβάλλονται σε σημαντική αποσύνθεση του πεδίου τους. Αυτό μπορεί να συμβαίνει γιατί οι προηγούμενες μελέτες, που εξέταζαν ολόκληρο τον πληθυσμό των άστρων νετρονίων, απέτυχαν να δουν αυτό το φαινόμενο. Ο Link αναμένει ότι οι επόμενες εργασίες σε περισσότερα αστέρια θα υποστηρίξουν την εργασία του. Εντούτοις, επισημαίνει, "η συνέχεια της έρευνας με άλλα  άστρα θα πρέπει να περιμένει την επόμενη γενεά των παρατηρητήριων των ακτίνων X."

Και οι επιπτώσεις της αποσύνθεσης των πεδίων; Ο Link επισημαίνει ότι αφού οι ηλικίες των περισσότερων άστρων νετρονίων υπολογίζονται υποθέτοντας ότι το μαγνητικό πεδίο ενός άστρου είναι σταθερό, η αποσύνθεση ενός πεδίου θα άλλαζε τις εκτιμήσεις των ηλικιών των άστρων νετρονίων. "Εάν η αποσύνθεση του πεδίου πραγματοποιείται σε ένα σχεδόν εκατομμύρια χρόνια, όπως μας δείχνει η ανάλυση, τότε ένα άστρο 10 εκατομμυρίων ετών μπορεί να είναι στην πραγματικότητα 2 εκατομμυρίων ετών μόνο. Κι αν παίρνουμε τις ηλικίες λάθος για μερικά αστέρια, τότε ολόκληρη η εικόνα της εξέλιξης των άστρων νετρονίων πρέπει να επανεξεταστεί."

Οι προσδιορισμοί της ηλικίας δεν είναι το μόνο πράγμα που θα μπορούσε να αλλάξει αν συμβαίνει αποσύνθεση των μαγνητικών πεδίων. "Αυτά τα αστέρια νετρονίων με μεγάλα πεδία είναι διαφορετικά από τα άλλα αστέρια νετρονίων", επισημαίνει ο Link. "Στα άστρα με χαμηλό πεδίο η αποσύνθεση τους είναι ελάχιστη ή και καθόλου, λόγω του τρόπου που φτιάχτηκε το πεδίο στις γεννήσεις των άστρων. Αλλά χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να εξετάσει αυτές τις δυνατότητες."

Αριστερά: Έτσι φαντάστηκε ένας καλλιτέχνης ένα μαγνητισμένο αστέρι νετρονίων στο διάστημα.

■ Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει λίγα άστρα με φοβερές εκλάμψεις ακτίνων γ, εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από κάθε άλλη επαναλαμβανόμενη πηγή ακτίνων γ του σύμπαντος. Οι τεράστιες ενέργειες και τα σήματα των παλμών που εκπέμπονται, δείχνουν ότι πρόκειται για τα δεύτερα πιο ακραία σώματα στο σύμπαν, μετά τις μαύρες τρύπες: τα άστρα νετρονίων.

■ Αυτά τα άστρα νετρονίων έχουν τα πιο ισχυρά μαγνητικά πεδία που μετρήθηκαν ποτέ, και γι αυτό λέγονται και μάγναστρα (magnetars). Για τις εκλάμψεις τους θεωρούνται υπεύθυνες, μαγνητικές αστάθειες ανάλογες με τους γήινους σεισμούς.

■ Τα μάγναστρα παραμένουν ενεργά μόνο για περίπου 10.000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι εκατομμύρια από αυτά περνούν απαρατήρητα στο Γαλαξία μας.