Τα αστέρια νετρονίων ζουν έως και το όνομά τους. Μετρήσεις των ραδιοκυμάτων που προέρχονται από το πιο βαρύ παλλόμενο άστρο, που έχει ανακαλυφθεί έως τώρα, δείχνουν ότι πράγματι αποτελείται από νετρόνια, και όχι από εξωτικά σωματίδια, όπως προτείνουν ορισμένες θεωρίες.
Έτσι, το πιο μεγάλο παλλόμενο αστέρι που έχει ποτέ παρατηρηθεί δημιουργεί αμφιβολίες σχετικά με τις θεωρίες περί εξωτικής ύλης στο εσωτερικό του άστρου.
Ραδιο-παλμοί από ένα αστέρι νετρονίων (πίσω) καθυστερούν όταν αυτοί περνούν μπροστά από τον συνοδό του λευκό νάνο. Αυτό το φαινόμενο επέτρεψε στους αστρονόμους να μετρήσουν τις μάζες του διπλού συστήματος
Τα αστέρια νετρονίων είναι τα απομεινάρια των άστρων που είχαν εκραγεί ως σουπερνόβα. Σύμφωνα με το καθιερωμένο αστρονομικό μοντέλα, η ύλη συμπιέζεται τόσο πολύ μέσα στους πυρήνες, που αυτοί διασπώνται στα συστατικά τους, με τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια να συνθλίβονται μαζί σε νετρόνια – εξ ου και το όνομα των άστρων. “Αλλά στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι γνωρίζουν λίγα για το τι συμβαίνει με την ύλη σε τόσο υψηλές πυκνότητες”, λέει ο Paul Demorest, αστρονόμος στο Εθνικό Ραδιο Αστρονομικό Παρατηρητήριο, που έχει οδηγήσει ορισμένους φυσικούς να προτείνουν ότι το «αστέρι νετρονίων» μπορεί να μην είναι κάτι τέτοιο. Τα δε ανταγωνιστικά μοντέλα δείχνουν ότι τα αντικείμενα αυτά μπορεί να αποτελούνται από τα συστατικά των νετρονίων – δηλαδή ελεύθερα κουάρκ – ή άλλου είδους εξωτική ύλη, όπως «υπερόνια» (hyperons).
Ένας τρόπος για να εξετάσουμε ποιά θεωρία είναι σωστή, είναι να υπολογίσουμε τις μάζες των άστρων νετρονίων, γιατί κάθε μοντέλο προβλέπει ένα διαφορετικό ανώτατο όριο για τις μάζας. Στο περιοδικό Nature, ο Paul Demorest και οι συνεργάτες του αναφέρουν την ανακάλυψη ενός άστρου νετρονίων με μάζα που είναι σχεδόν διπλάσιο από αυτή του ήλιου μας – υπερβαίνοντας το προηγούμενο ρεκόρ που κατείχε ένα άστρο νετρονίων κατά περισσότερο από 13%.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το Green Bank Telescope στη Δυτική Βιρτζίνια για να εξετάσουν ένα περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων, που ονομάζεται J1614-2230, και το οποίο περιφέρεται γύρω από ένα συνοδό του αστέρα ‘λευκό νάνο’, σχηματίζοντας ένα διπλό σύστημα άστρων. Το άστρο νετρονίων εκπέμπει ραδιο παλμούς σε τακτά χρονικά διαστήματα της τάξεως του χιλιοστού του δευτερολέπτου, αλλά καθώς κάθε παλμός περνάει δίπλα από τον λευκό νάνο στο δρόμο του προς τη Γη, καθυστερεί με τρόπο που εξαρτάται από τη μάζα των νάνων και ποικίλλει καθώς τα άστρα στρέφονται το ένα ως προς το άλλο.
Αυτή η «καθυστέρηση Shapiro», όπως λέγεται, είναι αποτέλεσμα της γενικής σχετικότητας, η οποία αναφέρει ότι το βαρυτικό πεδίο των μεγάλων αντικειμένων αναγκάζει τα ρολόγια να τρέχουν πιο αργά και οι ραδιοπαλμοί να καθυστερούν. Συνδυάζοντας τις μετρήσεις της καθυστέρησης Shapiro, την περίοδο της τροχιάς των άστρων και την ταχύτητα του αστέρα νετρονίων, οι επιστήμονες υπολόγισαν τη μάζα του άστρου νετρονίων.
Μυστήριο της μάζας
Υπήρξαν κι άλλες δειλές αναφορές από άλλα βαριά αστέρια νετρονίων στο παρελθόν, αλλά οι μετρήσεις για την καθυστέρηση Shapiro είχαν αποτύχει να επιβεβαιώσουν την υψηλή μάζα, λέει ο David Nice, ένας αστρονόμος στο Lafayette College στην Πενσυλβάνια. «Πρόκειται για μια όμορφη επίδειξη του φαινομένου Shapiro που θα διαλευκάνει αν υπάρχουν βαρύτερα άστρα νετρονίων," λέει.
Η αναφερόμενη μάζα των αστέρων νετρονίων είναι πάνω από αυτήν που έχουν προβλέψει σχεδόν όλα τα τρέχοντα εξωτικά μοντέλα, αποδυναμώνοντας το ενδεχόμενο τα αστέρια νετρονίων να είναι φτιαγμένα από οτιδήποτε άλλο εκτός από νετρόνια, αναφέρει ο Demorest.
Ωστόσο, ο James Lattimer, αστρονόμος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, σημειώνει ότι θα ήταν σχετικά εύκολο να αλλάξουν οι παράμετροι που ελέγχουν την ισχύ της αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων στα εξωτικά μοντέλα, για να γίνουν αυτά σύμφωνα με τα “ευρήματα” των ερευνητών. "Για να αποκλεισθούν αυτά τα εξωτικά μοντέλα πλήρως θα πρέπει, επίσης, να γνωρίζουμε την ακτίνα του άστρου», συμπληρώνει.
Ας ειπωθεί ότι οι εργασίες για τον υπολογισμό της ακτίνας του άστρου είναι σε εξέλιξη. Αλλά, παρ ‘όλα αυτά, η υψηλή μάζα του άστρου νετρονίων θα μπορούσε να αναγκάσει τους αστρονόμους να αναθεωρήσουν τα μοντέλα τους για το πώς εξελίσσονται τα δυαδικά συστήματα, τονίζει ο Lattimer. Προσομοιώσεις υπολογιστών προβλέπουν ότι τα αστέρια νετρονίων στο δυαδικά θα έχουν μάζα 1,2 έως 1,5 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Κάποια μοντέλα υποδεικνύουν ότι μπορεί να μεταφερθεί μια μικρή ποσότητα της ύλης στο άστρο νετρονίων από το συνοδό του, αλλά ακόμη και αυτό δεν θα μπορούσε να εξηγήσει την εξαιρετικά μεγάλη μάζα του αστέρα νετρονίων, λέει ο Lattimer. Για το λόγο αυτό, θα είναι σημαντικό να επιβεβαιωθεί το αποτέλεσμα αυτό ψάχνοντας για άλλα βαρέα άστρα νετρονίων σε διπλά συστήματα. "Είναι ένα μυστήριο που θα πρέπει να εξεταστεί."
Πηγή: Nature
Leave a Comment