Badanie: Martwa namagnesowana gwiazda prawdopodobnie ma stałą powierzchnię

Sygnatura w świetle rentgenowskim emitowanym przez martwą, silnie namagnesowaną gwiazdę znaną jako magnetar wskazuje, że gwiazda ma stałą powierzchnię bez atmosfery. Zespół przyjrzał się obserwacjom IXPE magnesu 4U 0142 + 61, znajdującego się w gwiazdozbiorze Kasjopei, około 13 000 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy zaobserwowano spolaryzowane światło rentgenowskie magnetara.

Magnetary to gwiazdy neutronowe, które są niezwykle gęstymi pozostałościami masywnych gwiazd, które pod koniec swojego życia eksplodowały jako supernowe. W przeciwieństwie do innych gwiazd neutronowych mają ogromne pole magnetyczne, najsilniejsze we wszechświecie. Emitują jasne promienie rentgenowskie i wykazują nieregularne okresy aktywności, z rozbłyskami i rozbłyskami emitującymi, które w ciągu jednej sekundy mogą uwolnić miliony razy więcej energii niż Słońce w ciągu roku. Uważa się, że działają one poprzez swoje bardzo silne pola magnetyczne, 100 do 1000 razy silniejsze niż standardowe gwiazdy neutronowe. Zespół badawczy odkrył znacznie mniejszy udział spolaryzowanego światła, niż można by się spodziewać, gdyby promieniowanie rentgenowskie przeszło przez atmosferę. (Światło spolaryzowane to światło, w którym wszystkie wibracje są w tym samym kierunku — to znaczy, że pola elektryczne wibrują tylko w jedną stronę. Atmosfera działa jak filtr, wybierając tylko jeden stan polaryzacji dla światła.)

Zespół odkrył również, że w przypadku cząstek światła o wyższych energiach kąt polaryzacji — oscylacja — obrócił się dokładnie o 90 stopni w porównaniu ze światłem o niższych energiach, czego spodziewałyby się modele teoretyczne, gdyby gwiazda była otoczona twardą powłoką przez prąd elektryczny. wypełniona magnetosfera zewnętrzna. Członek zespołu naukowego IXPE, profesor Silvia Zane (UCLA Space Science Laboratory), profesor Silvia Zane, powiedziała: „To było zupełnie nieoczekiwane. Byłem przekonany, że będzie atmosfera. W ten sam sposób, w jaki woda może zamienić się w lód, jest to wynikiem niezwykle silnego pola magnetycznego gwiazdy.

„Ale, podobnie jak w przypadku wody, czynnikiem jest również temperatura – gorętszy gaz będzie wymagał silniejszego pola magnetycznego, aby stać się stałym”. Następnym krokiem jest obserwacja gorętszych gwiazd neutronowych o podobnym polu magnetycznym, aby zbadać, jak interakcja między temperaturą a polem magnetycznym wpływa na właściwości powierzchni gwiazdy”.

„Najbardziej ekscytującą cechą, jaką możemy zaobserwować, jest zmiana kierunku polaryzacji z energią, przy kącie polaryzacji oscylującym dokładnie o 90 stopni” – powiedział główny autor dr Roberto Taverna z Uniwersytetu w Padwie. Jest to zgodne z modelami teoretycznymi. Przewiduje i potwierdza, że ​​magnetary rzeczywiście mają bardzo silne pola magnetyczne”.

Teoria kwantowa przewiduje, że światło rozchodzące się w silnie namagnesowanym środowisku jest spolaryzowane w dwóch kierunkach, równoległych i prostopadłych do pola magnetycznego. Obserwowana ilość i kierunek polaryzacji noszą ślad struktury pola magnetycznego i fizycznego stanu materii w pobliżu gwiazdy neutronowej, dostarczając informacji niedostępnych w inny sposób. Przy wyższych energiach oczekuje się, że fotony spolaryzowane prostopadle (cząstki lekkie) będą dominować w polu magnetycznym, powodując obserwowaną oscylację polaryzacyjną 90°.

Profesor Roberto Torola z Uniwersytetu w Padwie, który jest również emerytowanym profesorem w UCLA Mullard Space Science Laboratory, powiedział: „Polaryzacja przy niskich energiach mówi nam, że pole magnetyczne prawdopodobnie zmieni atmosferę wokół gwiazdy w ciało stałe lub ciecz , co jest zjawiskiem znanym jako kondensacja magnetyczna.” Uważa się, że twarda skorupa gwiazdy składa się z sieci jonów połączonych ze sobą polem magnetycznym. Atomy nie byłyby kuliste, lecz rozciągnięte w kierunku pola magnetycznego.

Nadal jest 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 University of British Columbia (UBC) dodał: „Warto również zauważyć, że uwzględnienie efektów elektrodynamiki kwantowej, tak jak to zrobiliśmy w naszym modelowaniu teoretycznym, daje wyniki zgodne z obserwacją IXPE. Jednak szukamy również alternatywy modele wyjaśniające dane IXPE, dla których odpowiednia symulacja numeryczna wciąż nie jest dostępna.” (Ani)

(Ta historia nie została edytowana przez pracowników Devdiscourse i jest automatycznie generowana z udostępnionego kanału.)