Shkencëtarët zbulojnë një yll të vdekur të magnetizuar me një sipërfaqe të fortë

Një studim i botuar në revistën Science ka përdorur të dhënat nga sateliti i NASA-s Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) për të zbuluar se një yll i vdekur shumë i magnetizuar i njohur si magnetar ka një sipërfaqe të fortë pa atmosferë. I udhëhequr nga studiues në Universitetin e Padovës, studimi përfaqëson herën e parë që është vëzhguar drita e polarizuar me rreze X nga një magnetar. Kjo ishte hera e parë që u vëzhgua drita e polarizuar me rreze X nga një magnetar.

IXPE, një bashkëpunim midis NASA-s dhe Agjencisë Italiane të Hapësirës, i lejon shkencëtarët të ekzaminojnë dritën me rreze X në hapësirë duke matur polarizimin e saj – drejtimin e lëkundjes së valëve të dritës. Ekipi studioi magnetarin 4U 0142+61, i vendosur në konstelacionin Cassiopeia afërsisht 13,000 vjet dritë nga Toka.

Magnetarët janë yje neutron – bërthama shumë të dendura të mbetura të yjeve masive që kanë shpërthyer si supernova në fund të jetës së tyre. Ndryshe nga yjet e tjerë neutron, ata kanë një fushë magnetike të pamasë – më e fuqishmja në univers. Ata lëshojnë rreze X të shndritshme dhe tregojnë periudha të çrregullta aktiviteti, me emetimin e shpërthimeve dhe flakërimeve të cilat mund të lëshojnë në vetëm një sekondë një sasi energjie miliona herë më të madhe se sa lëshon Dielli ynë në një vit. Ata besohet se fuqizohen nga fushat e tyre magnetike ultra të fuqishme, 100 deri në 1000 herë më të forta se yjet standarde neutron.

Ekipi hulumtues gjeti një përqindje shumë më të ulët të dritës së polarizuar sesa do të pritej nëse rrezet X kalonin nëpër një atmosferë. (Drita e polarizuar është drita ku lëvizja është e gjitha në të njëjtin drejtim – domethënë, fushat elektrike dridhen vetëm në një mënyrë. Një atmosferë vepron si një filtër, duke zgjedhur vetëm një gjendje polarizimi të dritës.)

Ekipi zbuloi gjithashtu se për grimcat e dritës me energji më të larta, këndi i polarizimit – lëvizja – u kthye saktësisht me 90 gradë në krahasim me dritën në energjitë më të ulëta, duke ndjekur modelet teorike që do të parashikonin nëse ylli do të kishte një kore të fortë të rrethuar nga një kore e jashtme. magnetosferë e mbushur me rryma elektrike.

Bashkëautorja, Profesor Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), një anëtare e ekipit shkencor IXPE, tha: “Kjo ishte krejtësisht e papritur. Isha i bindur se do të kishte një atmosferë. Gazi i yllit ka arritur një pikë kthese dhe është bërë i ngurtë në një mënyrë të ngjashme që uji mund të kthehet në akull. Ky është rezultat i fushës magnetike tepër të fortë të yllit.

“Por, si me ujin, temperatura është gjithashtu një faktor – një gaz më i nxehtë do të kërkojë një fushë magnetike më të fortë për t’u bërë e ngurtë.

“Një hap tjetër është vëzhgimi i yjeve neutron më të nxehtë me një fushë magnetike të ngjashme, për të hetuar se si ndërveprimi midis temperaturës dhe fushës magnetike ndikon në vetitë e sipërfaqes së yllit.”

Autori kryesor Dr. Roberto Taverna, nga Universiteti i Padovës, tha: “Karakteristika më emocionuese që mund të vëzhgonim është ndryshimi në drejtimin e polarizimit me energji, me këndin e polarizimit që lëkundet me saktësisht 90 gradë.

“Kjo është në përputhje me atë që modelet teorike parashikojnë dhe konfirmon se magnetarët janë me të vërtetë të pajisur me fusha magnetike ultra të forta.”

Teoria kuantike parashikon që drita që përhapet në një mjedis fort të magnetizuar polarizohet në dy drejtime, paralele dhe pingul me fushën magnetike. Sasia dhe drejtimi i polarizimit të vëzhguar mbajnë gjurmët e strukturës së fushës magnetike dhe të gjendjes fizike të materies në afërsi të yllit neutron, duke siguruar informacion të paarritshëm ndryshe.

Në energji të larta, fotonet (grimcat e dritës) të polarizuara pingul me fushën magnetike pritet të mbizotërojnë, duke rezultuar në lëkundjen e polarizimit të vëzhguar prej 90 gradësh.

Profesor Roberto Turolla, nga Universiteti i Padovës, i cili është gjithashtu një profesor nderi në Laboratorin e Shkencave Hapësinore UCL Mullard, tha: “Polarizimi në energji të ulëta po na tregon se fusha magnetike ka të ngjarë të kthejë atmosferën rreth yllit. në një të ngurtë ose një lëng, një fenomen i njohur si kondensimi magnetik.

Korja e ngurtë e yllit mendohet të jetë e përbërë nga një rrjetë jonesh, të mbajtura së bashku nga fusha magnetike. Atomet nuk do të ishin sferike, por të zgjatura në drejtim të fushës magnetike.

Është ende një temë debati nëse magnetarët dhe yjet e tjerë neutron kanë apo jo atmosferë. Megjithatë, dokumenti i ri është vëzhgimi i parë i një ylli neutron, ku një kore e fortë është një shpjegim i besueshëm.

Profesori Jeremy Heyl i Universitetit të Kolumbisë Britanike (UBC) shtoi: “Vlen gjithashtu të përmendet se përfshirja e efekteve elektrodinamike kuantike, siç bëmë në modelimin tonë teorik, jep rezultate të përputhshme me vëzhgimin IXPE. Megjithatë, ne po hetojmë gjithashtu modele alternative për të shpjeguar të dhënat IXPE, për të cilat ende mungojnë simulimet e duhura numerike.”