NASA Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskus on avastanud esimesed otsesed tõendid supervedeliku, veidra ja hõõrdumisvaba aine oleku kohta neutronitähe tuumas.
Ülaltoodud, täna avaldatud pildil on näha Chandra (punane, roheline ja sinine) röntgenikiirgus ja Cassiopeia A Hubble'i (kuld) optilised andmed - supernoovas plahvatanud massiivse tähe jäänused. Tõendid supervedeliku kohta on leitud maha jäetud tähe tihedast tuumast, nn neutronitähest. Kunstniku illustratsioon infolehes näitab neutronitähe sisemuse läbilõiget, kus tihedused suurenevad oranžist koorikust punase südamikuni ja lõpuks sisemise punase pallini - piirkonnani, kus supervedelik on.
Maa laboratooriumides loodud supervedelikel on märkimisväärsed omadused, näiteks võime ronida ülespoole ja pääseda õhukindlatesse mahutitesse. Kui need on valmistatud laetud osakestest, on ülijuhid ka ülijuhid ja need võimaldavad takistusteta elektrivoolu voolata. Sellistel Maal asuvatel materjalidel on laialt levinud tehnoloogiline rakendus, näiteks ülijuhtivate magnetide tootmine, mida kasutatakse magnetresonantstomograafias.
Kaks sõltumatut uurimisrühma on Chandra andmeid kasutanud selleks, et näidata, et neutrontähe sisemus sisaldab ülivoolavaid ja ülijuhtivaid aineid - järeldus, millel on oluline mõju tuuma interaktsioonide mõistmisele aines kõige suurema teadaoleva tihedusega aines. Meeskonnad avaldavad oma uurimistööd ajakirjades eraldi Kuu teated kuningliku astronoomiaühingu kirjadest ja Füüsilise ülevaate kirjad.
Cas A (RA 23h 23m 26,7s | detsember + 58 ° 49 ′ 03.00) asub umbes 11 000 valgusaasta kaugusel. Selle täht plahvatas Maa ajakavas umbes 330 aastat tagasi. Neutronitähe Chandra vaatluste jada näitab, et nüüdseks kompaktne objekt on kümne aasta jooksul jahtunud umbes 4 protsenti.
"See temperatuuri langus, kuigi see kõlab vähe, oli tõeliselt dramaatiline ja üllatav," ütles Dany Page Mehhiko Riiklikust Autonoomsest Ülikoolist, ühe kahest meeskonnast juht. "See tähendab, et selles neutrontähes toimub midagi ebatavalist."
Neutronitähed sisaldavad kõige tihedamat teadaolevat ainet, mis on otseselt jälgitav; üks teelusikatäis neutrontähtede materjali kaalub kuus miljardit tonni. Rõhk tähe tuumas on nii kõrge, et enamik laetud osakesi, elektronid ja prootonid sulanduvad - tulemuseks on täht, mis koosneb peamiselt neutronitest.
Uued tulemused viitavad kindlalt sellele, et tähe tuumasse jäävad ülejäänud prootonid on ülivedelikus ja moodustavad laengu moodustades ka ülijuhi.
Mõlemad meeskonnad näitavad, et Cas A kiire jahutamine on seletatav neutronitähe tuuma moodustumisega neutronitähe tuumas viimase 100 aasta jooksul Maast vaadatuna. Eeldatavasti jätkub kiire jahutamine veel paarkümmend aastat ja siis peaks see aeglustuma.
"Selgub, et Cas A võib olla universumi kingitus, kuna me peaksime õigel ajal õigel ajal püüdma väga noore neutronitähe," ütles Page'i kaasautor Madappa Prakash Ohio ülikoolist. "Mõnikord võib väike õnn minna teaduses kaugele."
Materjalide supervedeliku ilmnemine Maal toimub äärmiselt madalatel temperatuuridel absoluutse nulli lähedal, kuid neutrontähtedel võib see esineda temperatuuril, mis on lähedane miljardile Celsiuse kraadile. Siiani oli selle kriitilise temperatuuri hindamisel väga suur ebakindlus. See uus uurimus piirab kriitilise temperatuuri vahemikus pool miljardit kuni veidi alla miljard kraadi.
Cas A võimaldab teadlastel katsetada mudeleid, kuidas tugev tuumajõud, mis seob subatomaalseid osakesi, käitub ülitihedas aines. Need tulemused on olulised ka neutrontähtede käitumisvahemiku, sealhulgas "tõrgete", neutrontähtede pretsessiooni ja pulsatsiooni, magnetväljapuhangute ja neutrontähtede magnetväljade arengu mõistmiseks.
Allikad: kuningliku astronoomiaühingu ja Harvardi pressiteated. Vaadake täiendavat multimeediumit NASA Chandra lehelt ja kahte uuringut siin MNRAS ja Füüs. Ilmutuskirjad.
