Este posibil ca stelele cu neutroni să nu fie atât de zgomotoase pe cât credeau unii oameni de știință

Asemenea unei lămâi uscate din spatele frigiderului, stelele neutronice se stoarcă mai puțin decât se aștepta, raportează fizicienii.

Noi măsurători ale celei mai masive stele neutronice cunoscute descoperă că are un diametru surprinzător de mare, ceea ce sugerează că materia din interior nu este la fel de zdruncinată pe cât au prezis unele teorii, au raportat fizicienii de la stele de neutroni Interior Composition Explorer, sau NICER, pe 17 aprilie, la un întâlnire virtuală a Societății Americane de Fizică.

Când o stea pe moarte explodează, poate lăsa în urmă o amintire: o rămășiță plină de neutroni. Aceste stele neutronice sunt extraordinar de dense – ca și cum ar fi comprimarea Muntelui Everest într-o linguriță, a spus astrofizicianul NICER Zaven Arzoumanian de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland. „Nu știm ce se întâmplă să conteze când este zdrobit până la acest punct extrem”.

Cu cât steaua neutronică este mai masivă, cu atât condițiile din miezul ei sunt mai extreme. Blocate împreună la densități extraordinare, particulele pot forma stări neobișnuite ale materiei. De exemplu, particulele cunoscute sub numele de quarci – de obicei conținute în protoni și neutroni – pot circula liber în centrul unei stele neutronice.

Compoziția miezului determină strângerea acestuia. De exemplu, dacă quarcii sunt agenți liberi în cele mai masive stele neutronice, presiunea imensă va comprima nucleul stelei neutronice mai mult decât dacă quarcii rămân în neutroni. Din cauza acestei compresibilități, pentru stelele neutronice, o masă mai mare nu se traduce neapărat într-un diametru mai mare. Dacă materia stelelor de neutroni este moale, obiectele s-ar putea micșora în mod contraintuitiv pe măsură ce devin mai masive (SN: 8/12/20).

Pentru a înțelege cum reacționează interiorul stelelor neutronice la trecerea prin stoarcerea cosmică, oamenii de știință au folosit telescopul cu raze X NICER de la bordul Stației Spațiale Internaționale pentru a estima diametrele stelelor neutronice care se rotesc rapid numite pulsari. În 2020, NICER a dimensionat un pulsar cu o masă de aproximativ 1,4 ori mai mare decât cea a soarelui: avea aproximativ 26 de kilometri lățime (SN: 1/3/20).

Cercetătorii au măsurat acum circumferința celei mai puternice stele de neutroni confirmate, cu masa de aproximativ 2,1 ori mai mare a soarelui. Dar raza stelei cu neutroni este aproximativ aceeași cu cea a compatriotului său mai ușor, potrivit a două echipe independente din cadrul colaborării NICER. Combinând date NICER cu măsurătorile de la satelitul XMM-Newton al Agenției Spațiale Europene, o echipă a găsit un diametru de aproximativ 25 de kilometri, în timp ce cealaltă a estimat 27 de kilometri, au raportat fizicienii într-o conferință de presă și în două discuții de la întâlnire.

Multe teorii prevăd că steaua cu neutroni mai masivă ar trebui să aibă o rază mai mică. „Factul nu ne spune că, într-un anumit sens, materia din interiorul stelelor neutronice nu este la fel de comprimată pe cât au prezis mulți oameni”, a spus astrofizicianul Cole Miller de la Universitatea din Maryland din College Park, care a prezentat al doilea rezultat.

„Este un pic derutant”, a spus astrofizicianul Sanjay Reddy de la Universitatea Washington din Seattle, care nu a fost implicat în cercetare. Descoperirea sugerează că în interiorul unei stele neutronice, quarcii nu sunt limitați în neutroni, dar totuși interacționează puternic unul cu celălalt, mai degrabă decât să fie liberi să se plimbe neîmpovărat, a spus Reddy.

Măsurătorile relevă o altă enigmă a stelei neutronice. Pulsarii emit fascicule de raze X din două puncte fierbinți asociate cu polii magnetici ai pulsarului. Conform imaginii din manual, aceste fascicule ar trebui să fie emise din părți opuse. Dar pentru ambele stele neutronice măsurate de NICER, punctele fierbinți se aflau în aceeași emisferă.

„Implica că avem un câmp magnetic oarecum complex”, a spus Anna Watts, astrofizicianul NICER de la Universitatea din Amsterdam, care a prezentat rezultatul primei echipe. „Frumosul tău desen animat cu un pulsar… este complet greșit pentru aceste două stele. Și asta e genial.”

două fascicule de lumină ies din partea de jos a unei sfere strălucitoare din centrul imaginii
Fascicule de radiație sunt emise de polii magnetici ai stelelor neutronice care se rotesc, numite pulsari. Oamenii de știință văd de obicei pulsari cu două fascicule pe părți opuse, ca un far. Dar fasciculele unui pulsar nou măsurat (ilustrat) provin din aceeași emisferă.Centrul de zbor spațial Goddard al NASA