Η πιο καυτή επιφάνεια των άστρων νετρονίων βοηθάει στην εξήγηση της συχνότητας των υπερεκρήξεων

Πηγή: Πανεπιστήμιο Michigan, 13 Απριλίου 2007

Ένα νέο θεωρητικό εργαλείο προτείνει ότι οι επιφάνειες ορισμένων άστρων νετρονίων είναι πολύ πιο καυτές από όσο προηγουμένως αναμενόταν. Τόσο καυτές, που στην πράξη, μπορούν μερικώς να απαντήσουν σε ένα ανοικτό ζήτημα στην αστροφυσική -- πώς η τελευταία να εξηγήσει την παρατηρηθείσα συχνότητα των εξαιρετικά βίαιων εκρήξεων, που είναι γνωστές ως υπερεκρήξεις, οι οποίες μερικές φορές ξεσπούν στις επιφάνειες τέτοιων άστρων.

Ένα άστρο νετρονίων ρουφάει υλικό και αυξάνει τη μάζα του από ένα ερυθρό γίγαντα άστρο, που είναι συνοδός του σε ένα διπλό σύστημα. Ο ερυθρός γίγαντας (πάνω δεξιά) διαστέλλεται και πετά υλικό πάνω στο άστρο νετρονίων. Αυτό το υλικό σχηματίζει έναν δίσκο και τελικά πέφτει πάνω στην επιφάνεια του άστρου νετρονίων.

Η εργασία αυτή που δείχνει τι συμβαίνει στους φλοιούς των άστρων νετρονίων που προσαυξάνουν τη μάζα τους, κατευθύνθηκε από τον καθηγητή Hendrik Schatz του NSCL και θα δημοσιευτεί στο Αστροφυσικό Περιοδικό τον Ιούνιο.

Οι υπερεκρήξεις προέρχονται από δυαδικά συστήματα στα οποία ένα άστρο νετρονίων είναι σε τροχιά γύρω από ένα άλλο άστρο. Όταν τα δύο άστρα βρίσκονται αρκετά κοντά, μια σταθερή βροχή από υλικό του άστρου συνοδού πέφτει πάνω στην επιφάνεια του άστρου νετρονίων.

Επειδή το άστρο νετρονίων είναι πολύ πυκνό -- στη γη, ένα κουταλάκι υλικό θα ζύγιζε ένα δισεκατομμύριο τόνους -- το υλικό από το συνοδό άστρο που φθάνει στην επιφάνεια του άστρου νετρονίων συμπιέζεται έντονα και θερμαίνεται. Τελικά οι πυρηνικές αντιδράσεις προκαλούν μια έκρηξη στο στρώμα του συσσωρευμένου υλικού, με συνέπεια να γίνει μια έκρηξη ακτίνων X σαφώς ανιχνεύσιμης από το έδαφος αλλά και από διαστημικά παρατηρητήρια.

Οι εκρήξεις των ακτίνων X επαναλαμβάνονται κάθε λίγες ώρες έως και ημέρες, εκεί που συντήκεται το υδρογόνο και το ήλιο προς ένα μίγμα στοιχείων που το ίδιο ενδεχομένως κι αυτό συντήκεται. Αντίθετα, οι υπερεκρήξεις εμφανίζονται όταν, μετά από πολλούς μήνες, αναφλέγονται οι συσσωρευμένες "τέφρες", που παράγονται από τις εκρήξεις των ακτίνων X, με μια διαφορετική, ακόμη και πιο δραματική πυρηνική έκρηξη.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα ξέσπασμα ακτίνων X περίπου 1.000 φορές πιο ενεργητικές από μια συνηθισμένη έκρηξη των ακτίνων X. Μια υπερέκρηξη, που διαρκεί για λίγες ώρες μόνο, απελευθερώνει τόσο πολλή ενέργεια, σαν αυτή που ελευθερώνει ο ήλιος σε μια δεκαετία.

Αυτά τα αστροφυσικά φαινόμενα, οι υπερεκρήξεις, παραμένουν τυλιγμένα σε κάποιο πέπλο μυστηρίου κατά ένα μεγάλο μέρος, επειδή  έχουν παρατηρηθεί δώδεκα μόνο από τα ακραία αυτά γεγονότα. Κι αυτό το μυστήριο είναι που προσέλκυσε την προσοχή των ερευνητών που συμμετέχουν στο πρόγραμμα Joint Institute for Nuclear Astrophysics ή JINA.

Οι ερευνητές αυτοί συνεργάστηκαν με άλλους φυσικούς για να φτιάξουν το ακριβέστερο μοντέλο για τους φλοιούς των αστεριών νετρονίων που προσαυξάνουν την ύλη τους. Η ομάδα υπολόγισε ότι οι αντιδράσεις στους φλοιούς των αστεριών αυτών απελευθερώνουν 10 φορές περισσότερη θερμότητα από αυτή που έδειχναν τα προηγούμενα πρότυπα.

Τουλάχιστον εν μέρει, αυτή η πρόσφατα ανακαλυμμένη θερμότητα βοηθά να συμφιλιώσει την εργασία των θεωρητικών και των πειραματικών φυσικών που μελετούν τα άστρα νετρονίων. Πριν από την έρευνα των Schatz και Ed Brown, οι θεωρητικοί αστροφυσικοί πρόβλεπαν ότι οι υπερεκρήξεις πρέπει να εμφανίζονται  κάθε δέκα χρόνια περίπου. Τώρα, χάρις στο νέο υπολογισμό, οι θεωρητικοί μπορούν να εξηγήσουν γιατί οι γιγαντιαίες εκρήξεις πρέπει να εμφανίζονται κάθε τρία ή τέσσερα χρόνια.

Αλλά τους περιμένει ακόμα κι άλλη δουλειά. Σύμφωνα με τα παρατηρητικά στοιχεία, οι υπερεκρήξεις εμφανίζονται κατά προσέγγιση μια φορά το χρόνο -- και οι επιστήμονες δεν είναι ακόμα βέβαιοι γιατί συμβαίνει.

Home