Рентгеновата обсерватория в Чандра на НАСА откри първите директни доказателства за свръхтечност, странно състояние без материя в основата на неутронна звезда.
Изображението по-горе, публикувано днес, показва рентгенови лъчи от Чандра (червено, зелено и синьо) и оптични данни от Хъбъл (злато) на Касиопея А, останките на масивна звезда, която избухна в свръхнова. Доказателствата за свръхтечност са открити в плътното ядро на оставената след себе си звезда, така наречената неутронна звезда. Илюстрацията на художника във вложката показва изрязване на вътрешността на неутронната звезда, където плътността се увеличава от оранжевата кора до червената сърцевина и накрая до вътрешната червена топка, областта, в която съществува свръхтечността.
Свръхфлуидите, създадени в лаборатории на Земята, показват забележителни свойства, като способността да се изкачват нагоре и да избягат от херметични контейнери. Когато са направени от заредени частици, свръхфлуидите също са свръхпроводници и позволяват на електрическия ток да тече без съпротивление. Такива материали на Земята имат широко приложение в технологиите като производство на свръхпроводящи магнити, използвани за магнитно-резонансно изображение [MRI].
Два независими изследователски екипа са използвали данните на Чандра, за да покажат, че вътрешността на неутронна звезда съдържа свръхтечна и свръхпроводяща материя, заключение с важни последици за разбирането на ядрените взаимодействия в материята с най-високата известна плътност. Екипите публикуват своите изследвания отделно в списанията Месечни известия на писмата на Кралското астрономическо общество и Писма за физически преглед.
Cas A (RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58 ° 49 ′ 03.00) се намира на около 11 000 светлинни години. Неговата звезда избухна преди около 330 години в земния период. Поредица от наблюдения на Чандра върху неутронната звезда показва, че сега компактният обект се е охладил с около 4 процента за десетгодишен период.
„Този спад на температурата, въпреки че звучи малко, беше наистина драматичен и изненадващ да се види“, казва Дани Пейдж от Националния автономен университет в Мексико, лидер на един от двата екипа. „Това означава, че в тази неутронна звезда се случва нещо необичайно.“
Нейтронните звезди съдържат най-гъстата известна материя, която е пряко наблюдавана; една чаена лъжичка материал от неутронни звезди тежи шест милиарда тона. Налягането в ядрото на звездата е толкова високо, че повечето от заредените частици, електрони и протони се сливат, което води до звезда, съставена предимно от неутрони.
Новите резултати категорично предполагат, че останалите протони в сърцевината на звездата са в свръхтечно състояние и тъй като носят заряд, също образуват свръхпроводник.
И двата екипа показват, че бързото охлаждане в Кас А се обяснява с образуването на неутронна свръхтечност в сърцевината на неутронната звезда за около последните 100 години, както се вижда от Земята. Очаква се бързото охлаждане да продължи няколко десетилетия, след което трябва да се забави.
„Оказва се, че Cas A може да е подарък от Вселената, защото ще трябва да хванем много млада неутронна звезда точно в точния момент“, каза съавторът на Page Madappa Prakash от университета в Охайо. „Понякога малкото щастие може да измине дълъг път в науката.“
Настъпването на свръхтечност в материалите на Земята се случва при изключително ниски температури, близки до абсолютната нула, но при неутронните звезди може да възникне при температури близо милиард градуса по Целзий. Досега имаше много голяма несигурност в оценките на тази критична температура. Това ново изследване ограничава критичната температура до между половин милиард до малко под милиард градуса.
Cas A ще позволи на изследователите да тестват модели как силната ядрена сила, която свързва субатомните частици, се държи в свръх плътна материя. Тези резултати са важни и за разбирането на обхвата на поведение в неутронните звезди, включително „бъгове“, прецесия и пулсация на неутронни звезди, избухвания на магнетици и еволюцията на магнитните полета на неутронните звезди.
Източници: Прессъобщения на Кралското астрономическо дружество и Харвард. Вижте допълнителна мултимедия на страницата на НАСА в Чандра и двете проучвания в MNRAS и Физ. Преподобни писма.
