Twinkle, twinkle:Οι ερευνητές βρίσκουν νέες ενδείξεις για εξαιρετικά φωτεινά αστέρια νετρονίων
Μια ομάδα αστεριών νετρονίων με κακή συμπεριφορά σπάει τα όρια της φυσικής και οι αστρονόμοι αγωνίζονται να καταλάβουν γιατί. Τώρα, μια πρόσφατη μελέτη ρίχνει νέο φως σε αυτές τις απίστευτα φωτεινές δομές.
Είναι μερικά από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο σύμπαν και εξέπληξαν τους ερευνητές από τη στιγμή που ανακαλύφθηκαν. Στη δεκαετία του 1980, οι αστρονόμοι εντόπισαν φωτεινές πηγές ακτίνων Χ στα εξωτερικά τμήματα των γαλαξιών — πολύ μακριά από το κέντρο, όπου κυριαρχούν οι μαύρες τρύπες. Ονόμασαν αυτές τις φωτεινές δομές υπερφωτεινές πηγές ακτίνων Χ, ή ULX, και αρχικά υπέθεσαν ότι ήταν μαύρες τρύπες. Αλλά το 2014, δεδομένα από το NuSTAR της NASA και άλλα διαστημικά τηλεσκόπια διαπίστωσαν ότι αυτό δεν ισχύει στην πραγματικότητα. Αντίθετα, τα ULX είναι εξαιρετικά φωτεινά αστέρια νετρονίων.
Τα αστέρια νετρονίων είναι οι καμένοι πυρήνες των ογκωδών αστέρων που εξερράγησαν, που σχηματίστηκαν από τη βαρυτική κατάρρευση των υπολειμμάτων. Αυτή η διαδικασία είναι τόσο βίαιη που τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια ουσιαστικά λιώνουν μεταξύ τους, δημιουργώντας νετρόνια, εξ ου και το όνομα των αστεριών.
Ως αποτέλεσμα, τα αστέρια νετρονίων είναι εξαιρετικά πυκνά, με ένα κουταλάκι του γλυκού υλικού να ζυγίζει πάνω από ένα δισεκατομμύριο τόνους — όσο ένα βουνό.
Κάπως σαν μαύρες τρύπες, τραβούν το περιβάλλον υλικό από αυτές. Καθώς αυτό το υλικό έλκεται προς το αστέρι νετρονίων, θερμαίνεται και λάμπει με ακτίνες Χ. Ωστόσο, σε ένα σημείο της διαδικασίας, έρχεται μια στιγμή που η ώθηση των ακτίνων Χ είναι ισχυρότερη από τη βαρυτική έλξη και η ύλη απλώς ωθείται μακριά. Αυτό το σημείο, το όριο στο οποίο τα αστέρια νετρονίων δεν μπορούν να συσσωρεύσουν ύλη και να εκπέμπουν ακτίνες Χ, ονομάζεται όριο Έντινγκτον. Αλλά εδώ είναι το πρόβλημα:αυτά τα τεράστια αστέρια νετρονίων που ονομάζουμε ULX ξεπερνούν το όριο του Edington.
Στη νέα μελέτη, ο Brightman και οι συνεργάτες του ανέλυσαν ένα τέτοιο ULX στον γαλαξία Whirlpool, γνωστό και ως M51, ο οποίος βρίσκεται περίπου 28 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Την προσοχή τους τράβηξε μια ασυνήθιστη βουτιά στη φωτεινότητα αυτού του ULX. Αφού απέκλεισαν όλες τις άλλες πιθανές εξηγήσεις, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η αιτία αυτής της πτώσης είναι ένα φαινόμενο που ονομάζεται σκέδαση συντονισμού κυκλοτρονίων. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν φορτισμένα σωματίδια (πρωτόνια ή ηλεκτρόνια) κάνουν κύκλους γύρω από ένα μαγνητικό πεδίο.
Δεδομένου ότι οι μαύρες τρύπες δεν έχουν μαγνητικό πεδίο, αλλά τα αστέρια νετρονίων έχουν, αυτό είναι ένα ενδεικτικό σημάδι ότι το M51 είναι, πράγματι, ένα αστέρι νετρονίων. Αλλά αυτή η μελέτη λέει ακόμη περισσότερα για τη φύση του M51 και μπορεί ακόμη και να επιτρέψει στους αστρονόμους να καταλάβουν τελικά τι δίνει στα ULX τα απαραίτητα καύσιμα για να συνεχίσουν να καίγονται όταν δεν θα έπρεπε.
Ωστόσο, εάν το κυκλοτρόνιο είναι από ηλεκτρόνια, τότε το μαγνητικό πεδίο δεν θα ήταν αρκετά ισχυρό για να βοηθήσει αυτά τα αστέρια να σπάσουν το όριο του Έντινγκτον. Επομένως, είναι μια σημαντική ένδειξη, αλλά μπορεί να είναι ή όχι η καθοριστική.
Τώρα, οι ερευνητές θέλουν να πραγματοποιήσουν περαιτέρω έρευνες, αποκτώντας περισσότερα δεδομένα ακτίνων Χ στο M51 και αναζητούν περισσότερα στοιχεία κυκλοτρονίων γύρω από άλλα ULX.
Δυστυχώς, δεν υπάρχουν τόσα πολλά ULX να κυκλοφορήσουν, αλλά οι ερευνητές εργάζονται σκληρά για την επίλυση αυτών των προβλημάτων. Είναι ένας δύσκολος γρίφος, αλλά σίγουρα είναι ένας γρίφος που αξίζει να σπάσει κανείς.
Η μελέτη, "Ισχύς μαγνητικού πεδίου μιας πηγής υπερφωτεινών ακτίνων Χ που τροφοδοτείται από αστέρια νετρονίων", δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy.
