اكتشف مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا أول دليل مباشر على وجود مادة سائلة ، وهي غريبة ، وخالية من الاحتكاك ، في قلب نجم نيوتروني.
تظهر الصورة أعلاه ، الصادرة اليوم ، الأشعة السينية من شاندرا (الأحمر والأخضر والأزرق) والبيانات الضوئية من هابل (الذهب) من كاسيوبيا أ ، بقايا نجم ضخم انفجر في مستعر أعظم. تم العثور على دليل على وجود فائض في النواة الكثيفة للنجم التي تُركت خلفها ، وهو ما يسمى بالنجم النيوتروني. يُظهر الرسم التوضيحي للفنان في الشكل الداخلي قطعًا من الداخل للنجم النيوتروني ، حيث تزداد الكثافة من القشرة البرتقالية إلى النواة الحمراء وأخيرًا إلى الكرة الحمراء الداخلية ، وهي المنطقة التي يوجد فيها السائل الزائد.
تتميز الموائع الفائقة التي تم إنشاؤها في المختبرات على الأرض بخصائص رائعة ، مثل القدرة على الصعود إلى الأعلى والهروب من الحاويات محكمة الإغلاق. عندما تكون مصنوعة من جزيئات مشحونة ، تكون الموائع الفائقة أيضًا موصلات فائقة ، وتسمح بتدفق التيار الكهربائي بدون مقاومة. هذه المواد على الأرض لها تطبيقات تكنولوجية واسعة النطاق مثل إنتاج مغانط فائقة التوصيل تستخدم للتصوير بالرنين المغناطيسي [MRI].
استخدم فريقان من الباحثين المستقلين بيانات شاندرا لإظهار أن الجزء الداخلي من نجم نيوتروني يحتوي على مادة فائقة السوائل وموصلية فائقة ، وهو استنتاج له آثار مهمة لفهم التفاعلات النووية في المادة بأعلى كثافة معروفة. تنشر الفرق أبحاثهم بشكل منفصل في المجلات الإشعارات الشهرية لرسائل الجمعية الفلكية الملكية و رسائل المراجعة البدنية.
تقع Cas A (RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58 ° 49 ′ 03.00) على بعد حوالي 11000 سنة ضوئية. انفجر نجمها قبل حوالي 330 عامًا في الإطار الزمني للأرض. يُظهر تسلسل من ملاحظات شاندرا للنجم النيوتروني أن الجسم المضغوط الآن قد برد بنحو 4 في المائة على مدى عشر سنوات.
قال داني بيج من الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك ، زعيم أحد الفريقين: "إن انخفاض درجة الحرارة ، على الرغم من أنه يبدو صغيرا ، كان مثيرًا ومثيرًا للدهشة حقًا". "هذا يعني أن شيئًا غير عادي يحدث داخل هذا النجم النيوتروني."
تحتوي النجوم النيوترونية على أكثر المواد المعروفة كثافة والتي يمكن ملاحظتها بشكل مباشر. تزن ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني ستة مليارات طن. الضغط في قلب النجم مرتفع جدًا لدرجة أن معظم الجسيمات المشحونة والإلكترونات والبروتونات تندمج - مما يؤدي إلى نجم يتكون في الغالب من النيوترونات.
تشير النتائج الجديدة بقوة إلى أن البروتونات المتبقية في قلب النجم في حالة فائقة السوائل ، ولأنها تحمل شحنة ، فإنها تشكل أيضًا موصلًا فائقًا.
يوضح كلا الفريقين أن التبريد السريع في Cas A يفسر من خلال تكوين سائل نيوتروني فائق في قلب النجم النيوتروني في غضون المائة عام الماضية تقريبًا كما يُرى من الأرض. من المتوقع أن يستمر التبريد السريع لبضعة عقود ، ومن ثم يجب أن يتباطأ.
قالت مادابا براكاش ، المؤلفة المشاركة في الصفحة من جامعة أوهايو: "اتضح أن Cas A قد تكون هدية من الكون لأنه سيتعين علينا اللحاق بنجم نيوتروني صغير جدًا في الوقت المناسب تمامًا". "في بعض الأحيان يمكن لثروة جيدة أن تقطع شوطا طويلا في العلوم."
تحدث بداية السيولة الفائقة في المواد على الأرض عند درجات حرارة منخفضة للغاية بالقرب من الصفر المطلق ، ولكن في النجوم النيوترونية ، يمكن أن تحدث في درجات حرارة قريبة من مليار درجة مئوية. حتى الآن كان هناك قدر كبير من عدم اليقين في تقديرات درجة الحرارة الحرجة. يقيد هذا البحث الجديد درجة الحرارة الحرجة إلى ما بين نصف مليار إلى أقل من مليار درجة.
سيسمح Cas A للباحثين باختبار نماذج لكيفية تصرف القوة النووية القوية ، التي تربط الجسيمات دون الذرية ، في المواد شديدة الحساسية. هذه النتائج مهمة أيضًا لفهم مجموعة من السلوك في النجوم النيوترونية ، بما في ذلك "مواطن الخلل" ، ونبض النجم النيوتروني ونبضه ، والانفجارات المغناطيسية وتطور المجالات المغناطيسية للنجم النيوتروني.
المصادر: نشرات صحفية من الجمعية الفلكية الملكية وهارفارد. شاهد الوسائط المتعددة الإضافية في صفحة شاندرا التابعة لوكالة ناسا ، ودراستين في MNRAS و فيز. القس رسائل.
