NASA: n Chandran röntgen observatorio on löytänyt ensimmäiset suorat todisteet supernesteestä, omituisesta, kitkattomasta aineen tilasta neutronitähden ytimessä.
Yllä olevassa tänään julkaistussa kuvassa on Chandran (punainen, vihreä ja sininen) röntgenkuvat ja Cassiopeia A: n Hubblen (kulta) optiset tiedot, supernoovassa räjähtäneen massiivisen tähden jäännökset. Todisteita superfluidista on löydetty jäljelle jääneen tähden, ns. Neutronitähden, tiheästä ytimestä. Taiteilijan piirros kuvassa osoittaa leikkauksen neutronitähden sisäosasta, jossa tiheydet kasvavat oranssista kuoresta punaiseen ytimeen ja lopulta sisäiseen punaiseen palloon, alueelle, jolla superneste esiintyy.
Maan laboratorioissa luotuilla supernesteillä on merkittäviä ominaisuuksia, kuten kyky kiivetä ylöspäin ja poistua ilmatiivisistä astioista. Kun ne on tehty varautuneista hiukkasista, supernesteet ovat myös suprajohteita, ja ne sallivat sähkövirran virrata ilman vastusta. Sellaisilla maapallon materiaaleilla on laajalle levinnyt teknologinen sovellus, kuten magneettikuvauskuvauksessa käytettävien suprajohtavien magneettien [MRI] tuottaminen.
Kaksi riippumatonta tutkimusryhmää on käyttänyt Chandran tietoja osoittaakseen, että neutronitähden sisäpuolella on supernesteitä ja suprajohtavaa ainetta, johtopäätöksellä, jolla on tärkeitä vaikutuksia ydinvoiman vuorovaikutuksen ymmärtämiseen aineessa suurimmissa tunnetuissa tiheyksissä. Ryhmät julkaisevat tutkimuksensa erikseen lehdissä Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society Letters ja Fyysiset tarkistuskirjeet.
Cas A (RA 23t 23m 26,7s | Joulukuu + 58 ° 49 ′ 03.00) sijaitsee noin 11 000 valovuoden päässä. Sen tähti räjähti noin 330 vuotta sitten Maan aikataulussa. Neutronitähden Chandran havaintojen sarja osoittaa, että nyt kompakti esine on jäähtynyt noin 4 prosentilla kymmenen vuoden aikana.
"Tämä lämpötilan lasku, vaikka se kuulostaa pieneltä, oli todella dramaattinen ja yllättävää nähdä", kertoi Dany Page Meksikon kansallisesta autonomisesta yliopistosta, yhden toisen joukkueen johtaja. "Tämä tarkoittaa, että tässä neutronitähdessä tapahtuu jotain epätavallista."
Neutronitähdet sisältävät tiheimmin tunnetun aineen, joka on suoraan havaittavissa; yksi teelusikallinen neutronitähtimateriaalia painaa kuutta miljardia tonnia. Paine tähden ytimessä on niin korkea, että suurin osa varautuneista hiukkasista, elektroneista ja protoneista sulautuu yhteen - tuloksena tähti koostuu pääosin neutroneista.
Uudet tulokset viittaavat voimakkaasti siihen, että tähden ytimessä olevat jäljellä olevat protonit ovat supervirtatilassa ja koska ne kantavat varausta, ne muodostavat myös suprajohtimen.
Molemmat joukkueet osoittavat, että Cas A: n nopea jäähdytys selittyy neutronitähteen muodostumisella neutronitähteen ytimeen viimeisen 100 vuoden aikana Maasta nähtynä. Nopean jäähdytyksen odotetaan jatkuvan muutaman vuosikymmenen ajan, minkä jälkeen sen pitäisi hidastua.
"Osoittautuu, että Cas A voi olla lahja maailmankaikkeudesta, koska meidän olisi saatava hyvin nuori neutronitähti juuri oikeaan aikaan", sanoi sivun kirjoittaja Madappa Prakash Ohion yliopistosta. "Joskus pieni onni voi mennä pitkälle tieteessä."
Maapallon materiaalien ylivuotoisuus alkaa erittäin alhaisissa lämpötiloissa lähellä absoluuttista nollaa, mutta neutronitähteissä se voi tapahtua lämpötiloissa, jotka ovat lähellä miljardia celsiusastetta. Tähän asti kriittisen lämpötilan arvioissa oli erittäin suuri epävarmuus. Tämä uusi tutkimus rajoittaa kriittisen lämpötilan puolen miljardin ja vajaan miljardin asteen välillä.
Cas A antaa tutkijoille mahdollisuuden testata malleja siitä, kuinka voimakas ydinvoima, joka sitoo subatomisia hiukkasia, käyttäytyy ultrajuoksussa. Nämä tulokset ovat tärkeitä myös monien käyttäytymisalueiden ymmärtämiseksi neutronitähteissä, mukaan lukien “häiriöt”, neutronitähtien precessio ja pulsaatio, magneettipurskeet ja neutronitähtien magneettikentien kehitys.
Lähteet: Royal Astronomical Society: n ja Harvardin lehdistötiedotteet. Katso lisää multimediaa NASA: n Chandra-sivulta ja kaksi tutkimusta vuonna MNRAS ja Phys. Ilmestyskirjeet.
