Astronomowie odkrywają gwiazdę o stałej powierzchni i bez atmosfery

Korzystając z danych z satelity NASA, Polarimetry Explorer (IXPE), astronomowie odkryli gwiazdę o stałej powierzchni bez atmosfery.

Badanie – współpraca międzynarodowa ze wspólnym kierownictwem UCL Naukowcy donieśli o sygnaturze w świetle rentgenowskim emitowanym przez martwą, silnie namagnesowaną gwiazdę zwaną A . magnetyczny. Zespół przyjrzał się obserwacjom IXPE magnetara 4U 0142 + 61. Znajduje się on około 13 000 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Kasjopei.

To był pierwszy raz, kiedy zostały spolaryzowane Światło rentgenowskie z magnesu zaobserwowano.

Analizując dane, zespół zidentyfikował znacznie mniejszy udział spolaryzowanego światła, niż można by się spodziewać, gdyby promieniowanie rentgenowskie przeszło przez atmosferę. Zespół odkrył również, że w przypadku cząstek światła o wyższych energiach kąt polaryzacji lub „wibracji” obrócił się dokładnie o 90 stopni w porównaniu ze światłem o niższych energiach, jak przewidują modele teoretyczne gwiazd z twardymi powłokami otoczonymi powłokami magnetycznymi, które wypełniają z prądami elektrycznymi.

Profesor Silvia Zahn, współautorka (UCLA Space Science Laboratory), członek zespołu naukowego IXPE, powiedziała: „To było zupełnie nieoczekiwane. Byłem przekonany, że będzie atmosfera. Gwiezdny gaz osiągnął punkt, z którego nie ma powrotu i stał się stały w taki sam sposób, w jaki woda może zamienić się w lód. Jest to wynik niesamowitej siły gwiazdy. pole magnetyczne. „

„Ale, podobnie jak w przypadku wody, czynnikiem jest również temperatura – gorętszy gaz będzie wymagał silniejszego pola magnetycznego, aby stać się stałym”.

„Kolejnym krokiem jest monitorowanie wyższej temperatury gwiazdy neutronowe Z podobnym polem magnetycznym, aby zbadać, jak interakcja między temperaturą a polem magnetycznym wpływa na właściwości powierzchnia gwiazdy. „

Główny autor, dr Roberto Taverna z Uniwersytetu w Padwie, powiedział: „Najbardziej ekscytującą cechą, jaką możemy zaobserwować, jest zmiana kierunku polaryzacji wraz z energią, przy kącie polaryzacji oscylującym dokładnie o 90 stopni”.

„Jest to zgodne z przewidywaniami modeli teoretycznych i potwierdza, że ​​magnetary są rzeczywiście obdarzone”. Ultrasilne pola magnetyczne. „

Zgodnie z teorią kwantową silnie namagnesowane środowisko powoduje polaryzację światła w dwóch kierunkach: równolegle do pola magnetycznego i prostopadle do niego. Wielkość i kierunek obserwowanej polaryzacji dostarczają informacji, które w innym przypadku nie byłyby dostępne, pozostawiając ślad po strukturze pola magnetycznego i stanie fizycznym Materiały w regionie gwiazdy neutronowej.

Oczekuje się, że przy wyższych energiach prostopadle spolaryzowane fotony będą dominować w polu magnetycznym, powodując obserwowaną oscylację polaryzacyjną 90°.

Profesor Roberto Torola z Uniwersytetu w Padwie, który jest również emerytowanym profesorem w UCL Mullard Space Science Laboratory, powiedział: „Polaryzacja przy niższych energiach mówi nam, że pole magnetyczne jest prawdopodobnie zbyt silne, aby zamienić atmosferę wokół gwiazdy w ciało stałe lub ciecz, zjawisko znane jako kondensacja magnetyczna”.

Uważa się, że twarda skorupa gwiazdy składa się z sieci jonów połączonych ze sobą polem magnetycznym. Atomy nie byłyby kuliste, ale raczej rozciągnięte w kierunku pola magnetycznego.”

„Pozostaje przedmiotem kontrowersji, czy gwiazdy magnetyczne i inne gwiazdy neutronowe mają atmosfery. Jednak nowy artykuł jest pierwszą obserwacją gwiazdy neutronowej, której twarda skorupa jest wiarygodnym wyjaśnieniem.”

Profesor Jeremy Hill z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej (UBC) dodany: „Warto również zauważyć, że uwzględnienie efektów elektrodynamiki kwantowej, tak jak to zrobiliśmy w naszym modelowaniu teoretycznym, daje wyniki zgodne z obserwacją IXPE. Jednak badamy również alternatywne modele w celu wyjaśnienia danych IXPE, dla których odpowiednie symulacje numeryczne są nadal niedostępne.”

Numer czasopisma:

1. Roberto Taverna i in. Spolaryzowane promieniowanie rentgenowskie z magnetara. Nauki 3 listopada 2022 r. DOI: 10.1126 / nauka.add0080