Cele mai ciudate obiecte din Univers: Stelele neutronice

0

Universul este plin de obiecte foarte ciudate, iar printre cele mai ciudate se numără, fără îndoială, stelele neutronice, conform unui material publicat de The Daily Beast.

Aceste stele neutronice sunt rămăşiţele extrem de dense ale unor stele cu masa de 8 până la 30 de ori mai mare decât a Soarelui, care au explodat în stadiul de supernove după ce şi-au epuizat combustibilul nuclear, iar nucleul lor se prăbuşeşte în sine sub imperiul unei forţe gravitaţionale colosale.

Prin urmare, stelele neutronice au masa unei stele dar un diametru extrem de mic, de aproximativ 10 — 20 de kilometri. Suprafaţa lor este solidă dar sunt în continuare extrem de fierbinţi, iar forţa lor gravitaţională este atât de puternică încât un centimetru cub din materia unei astfel de stele cântăreşte mai mult decât muntele Everest.

Un obiect cu o masă extrem de mare dar cu dimensiuni atât de mici are o densitate de-a dreptul enormă: de aproximativ de 400 de trilioane de ori mai mare decât densitatea apei (4 × 10 la puterea 14 grame pe centimetru cub). Această densitate este apropiată de cea din interiorul nucleului atomilor, în condiţiile în care stelele neutronice sunt incomparabil mai mari decât atomii.

Forţa gravitaţională a unei astfel de stele este suficient de mare pentru a genera reacţii la nivel atomic, unde electronii se combină cu protonii pentru a forma neutroni. De aici vine şi numele acestei categorii de obiecte, stele neutronice — deşi nu sunt alcătuite doar din neutroni şi nu mai au mai nimic în comun cu stelele obişnuite — obiecte care strălucesc din cauza reacţiilor de fuziune nucleară ce au loc în nucleul lor, pe când stele neutronice nu emit lumină.

Această îmbinare a unor elemente precum un câmp gravitaţional foarte puternic, o uriaşă densitate, o compoziţie chimică stranie, câmpuri magnetice foarte puternice şi temperaturi înalte fac din stelele neutronice unele dintre cele mai ciudate obiecte din Univers. Momentan ştiinţa nu dispune de un model fizic complet al interiorului unei stele neutronice, ci doar de aproximări enunţate cu instrumentele din prezent ale fizicii cuantice.

Toatele stelele neutronice descoperite până în prezent sunt la distanţe mult prea mari faţă de Pământ pentru a putea fi observate în detaliu, iar deocamdată ştiinţa nu poate reproduce, chiar şi la scară redusă, condiţiile de pe o astfel de stea în mediul controlat al laboratorului. Această îmbinare extremă de presiune, temperaturi şi densitate ridicate fac aproape imposibilă generarea măcar a unei mici particule de materie din care sunt alcătuite stelele neutronice.

Chiar şi aşa, fără a le putea observa de aproape şi fără a putea reproduce materia din care sunt alcătuite în condiţii de laborator, stelele neutronice sunt nişte obiecte relativ familiare pentru astronomi şi astrofizicieni. Ipoteza cu privire la existenţa lor a fost lansată pentru prima oară în anii ’30, însă primul care a observat o astfel de „stea fosilă” a fost astronomul britanic Jocelyn Bell, în 1967. Lui Bell i-au atras atenţia o serie de pulsaţii radio periodice în timpul unei operaţii de rutină de calibrare a unui telescop.

Aceste stele emit energie sub forma unui flux de particule electromagnetice concentrat la polii magnetici. Această radiaţie, privită dintr-un punct din spaţiu, este văzută aşa cum ar fi observată lumina unui far. În acest caz, pulsaţiile pot fi detectate (cu ajutorul unui radiotelescop) doar când fluxul e îndreptat spre Pământ. Stelele neutronice care emit astfel de radiaţii sunt denumite pulsari.

Din 1967 şi până în prezent astronomii au identificat numeroşi pulsari. Unii dintre aceştia sunt nişte adevărate ceasuri de mare precizie ale Universului, rotindu-se şi emiţând pulsaţii de energie în mod regulat. Cei mai rapizi pulsari se pot roti de sute sau chiar de mii de ori pe secundă.

Și, chiar dacă toate stelele neutronice au un câmp magnetic extrem de intens, cele cunoscute drept „magnetari” depăşesc chiar orice imaginaţie. Magnetarii sunt o categorie de stele neutronice relativ rare. Deocamdată astronomii au descoperit doar 21 de astfel de stele. Aceste stele au câmpuri magnetice mai mari decât orice obiect cunoscut — de peste 100 de trilioane de ori mai puternice decât câmpul magnetic al Pământului.

Un astfel de magnetar se află la aproximativ 1 an lumină de gaura neagră supergigantică aflată în centrul galaxiei noastre, Calea Lactee. Lumina şi radiaţiile emise din discul fierbinte din jurul acestei găuri negre, trece pe lângă acest magnetar înainte de a ajunge la noi. Cu această ocazie, câmpul magnetic extrem de intens al magnetarului deviază traiectoria luminii. Prin măsurarea acestei deviaţii, astronomii au reuşit să cartografieze caracteristicile mediului magnetic din apropierea centrului galactic — acţiune care ar fi fost imposibilă dacă acest magnetar nu s-ar afla acolo unde se află.

Puterea câmpului magnetic al unei stele neutronice „obişnuite” este relativ uşor de explicat: protonii şi electronii care nu au fost transformaţi în neutroni de atracţia gavitaţională a stelei generează nişte curenţi electrici extraordinar de puternici în interiorul stelei.

Dar de ce sunt magnetarii practic cei mai puternici magneţi din Univers?

Un studiu publicat săptămâna trecută ar putea oferi răspunsul la această întrebare. Cercetătorii care au folosit telescopul VLT (Very Large Telescope) din Chile au descoperit un astfel de magnetar în apropierea relativă a unei alte stele care se deplasează foarte rapid. Ei susţin că există date care indică faptul că aceste două stele ar fi format cândva un sistem binar: două stele care se orbitau reciproc. Interacţiunea dintre aceste două stele a făcut ca una dintre ele să înceapă să se rotească din ce în ce mai rapid, până a explodat în stadiul de supernovă, eveniment în urma căruia s-a transformat în stea neutronică şi a proiectat cealaltă stea din sistemul binar pe o traiectorie care ar putea să o scoată din galaxie. Viteza de rotaţie extrem de rapidă a primei stele ar fi produs atât explozia acesteia sub formă de supernovă dar şi câmpul magnetic mai puternic al noii stele neutronice, care poate fi astfel încadrată în categoria stelelor magnetar.

Deocamdată nu se ştie sigur dacă această ipoteză este corectă sau dacă toţi magnetarii se formează în urma unor evenimente similare. Timpul şi alte observaţii vor confirma sau infirma această teorie şi vor adăuga şi alte întrebări şi prilejuri de mirare despre complexitatea uimitoare şi frumoasă a Universului.

loading...
Citește și

Spune ce crezi

Adresa de email nu va fi publicata

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.