Naukowcy odkryli, że trzy gwiazdy neutronowe, powstałe w wyniku wybuchu innych gwiazd, ochłodziły się zaskakująco szybko, co przybliża nas do zrozumienia egzotycznej natury materii w ich wnętrzach. Odkrycia dokonano przez hiszpański zespół pod kierownictwem Alessio Marino z Instytutu Nauk Kosmicznych (ICE–CSIC) w Barcelonie, używając europejskich i amerykańskich teleskopów pracujących w świetle rentgenowskim.

Gwiazda neutronowa to zapadłe jądro masywnej gwiazdy, która przeszła supernową i może zawierać prawie trzy razy więcej masy niż nasze Słońce w objętości o średnicy zaledwie 11 kilometrów. Taka koncentracja materii czyni gwiazdy neutronowe jednymi z najgęstszych obiektów we wszechświecie, ustępującymi jedynie czarnym dziurom. Łyżeczka materiału gwiazdy neutronowej miałaby masę porównywalną z Mount Everestem.

Fizyka rządząca wnętrzami gwiazd neutronowych pozostaje jednak niejasna. Nazwane tak, ponieważ ich materia jest tak skompresowana, że elektrony i protony łączą się, tworząc obiekt pełen neutralnych neutronów. Głębiej w jądrze gwiazdy neutronowej materia może być jeszcze bardziej zgnieciona, tworząc egzotyczne cząstki, takie jak hipotetyczne hyperony lub nawet kwarki.

Odkrycie trzech gwiazd neutronowych z niższymi temperaturami powierzchni w porównaniu do innych gwiazd neutronowych o podobnym wieku dostarczyło ważnej wskazówki, pozwalając naukowcom wykluczyć trzy czwarte możliwych modeli równania stanu gwiazdy neutronowej. Dwie z tych gwiazd neutronowych są pulsarami, czyli szybko obracającymi się gwiazdami neutronowymi emitującymi promienie radiowe. Trzecia, w resztkach supernowej Vela Jr, nie wykazuje zachowań pulsara.

Te gwiazdy neutronowe zostały wykryte w rentgenowskich długościach fal przez teleskopy XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej i Chandra X-ray Observatory NASA. Energetyczne promieniowanie rentgenowskie wskazuje, że są one stosunkowo chłodne jak na gwiazdy neutronowe, z temperaturami od 1,9 miliona do 4,6 miliona stopni Celsjusza. W porównaniu do ich wieku, który wynosi od 840 do 7700 lat, są one wyjątkowo zimne.

Gwiazdy neutronowe mogą chłodzić się na dwa sposoby: przez promieniowanie termiczne z ich powierzchni lub emisję neutrin z ich jądra, która jest odpowiedzialna za szybkie chłodzenie tego trio gwiazd. Jak szybko mogą się ochładzać zależy od równania stanu.

Młody wiek i zimna powierzchnia tych trzech gwiazd neutronowych można wyjaśnić tylko przy zastosowaniu mechanizmu szybkiego chłodzenia. Dzięki temu można wykluczyć znaczną część możliwych modeli. Proces ten znacznie ograniczył liczbę możliwych równań stanu, co jest krokiem w kierunku połączenia efektów kwantowych i fizyki wysokich grawitacji w jedną teorię.

Odkrycia te opisano w artykule opublikowanym 20 czerwca w czasopiśmie Nature Astronomy.

Źródło: Yahoo News