ستاره شناسان با استفاده از داده های یک ماهواره ناسا، کاوشگر قطب سنجی اشعه ایکس (IXPE)، ستاره ای را مشاهده کردند که سطحی جامد و بدون جو داشت.
این مطالعه - یک همکاری بین المللی با رهبری مشترک UCL دانشمندان- امضایی را در نور پرتو ایکس منتشر شده توسط یک ستاره مرده بسیار مغناطیسی به نام مگنتار. این تیم به مشاهدات IXPE از مگنتار 4U 0142+61 نگاه کردند. تقریباً 13,000 سال نوری دورتر از زمین در صورت فلکی Cassiopeia قرار دارد.
این اولین بار بود که قطبی شد نور اشعه ایکس از یک مگنتار مشاهده شده بود.
در حین بررسی داده‌ها، این تیم نسبت بسیار کمتری از نور قطبی شده را در صورت عبور پرتوهای ایکس از اتمسفر شناسایی کردند. این تیم همچنین کشف کردند که برای ذرات نور با انرژی بالاتر، زاویه قطبش یا "تکان" دقیقاً 90 درجه در مقایسه با نور با انرژی پایین تر تغییر می کند، همانطور که توسط مدل های نظری برای ستارگان با پوسته های جامد احاطه شده توسط مغناطیس کره ها پیش بینی شده است. با جریان های الکتریکی پر می شوند.
نویسنده همکار پروفسور سیلویا زین (آزمایشگاه علوم فضایی UCL Mullard)، یکی از اعضای تیم علمی IXPE، گفت: "این کاملا غیر منتظره بود. من متقاعد شده بودم که یک جو وجود خواهد داشت. گاز ستاره به نقطه اوج رسیده و جامد شده است به روشی مشابه که آب ممکن است به یخ تبدیل شود. این نتیجه ی فوق العاده قوی ستاره است میدان مغناطیسی"
اما، مانند آب، دما نیز یک عامل است - گاز داغ‌تر برای جامد شدن به میدان مغناطیسی قوی‌تری نیاز دارد.
«گام بعدی مشاهده گرمتر است ستاره های نوترونی با یک میدان مغناطیسی مشابه، برای بررسی چگونگی تأثیر متقابل بین دما و میدان مغناطیسی بر خواص سطح ستاره"
نویسنده اصلی، دکتر روبرتو تاورنا، از دانشگاه پادووا، گفت: هیجان‌انگیزترین ویژگی که می‌توانیم مشاهده کنیم، تغییر جهت قطبش با انرژی است، با زاویه قطبش دقیقاً 90 درجه.
«این با آنچه مدل‌های نظری پیش‌بینی می‌کنند مطابقت دارد و تأیید می‌کند که مگنتارها واقعاً دارای میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی"
طبق نظریه کوانتومی، یک محیط به شدت مغناطیسی شده باعث می شود نور در دو جهت قطبی شود: موازی با میدان مغناطیسی و عمود بر آن. مقدار و جهت قطبش مشاهده شده اطلاعاتی را ارائه می دهد که در غیر این صورت در دسترس نبود و ردی از ساختار میدان مغناطیسی و وضعیت فیزیکی آن باقی می ماند. مواد در ناحیه ستاره نوترونی.
در انرژی‌های بالا، فوتون‌هایی که به‌صورت عمود بر میدان مغناطیسی قطبیده شده‌اند، غالب می‌شوند و در نتیجه نوسان قطبش 90 درجه‌ای مشاهده می‌شود.
پروفسور روبرتو تورولا، از دانشگاه پادووا، که همچنین استاد افتخاری در آزمایشگاه علوم فضایی UCL Mullard است، گفت: قطبی شدن در انرژی های پایین به ما می گوید که میدان مغناطیسی به احتمال زیاد آنقدر قوی است که اتمسفر اطراف ستاره را به یک جامد یا مایع تبدیل می کند، پدیده ای که به عنوان تراکم مغناطیسی شناخته می شود.
تصور می‌شود که پوسته جامد ستاره از شبکه‌ای از یون‌ها تشکیل شده است که توسط میدان مغناطیسی در کنار هم نگه داشته شده‌اند. اتم ها کروی نیستند، بلکه در جهت میدان مغناطیسی کشیده می شوند.
این که آیا مگنتارها و سایر ستارگان نوترونی جو دارند یا نه، هنوز موضوع بحث است. با این حال، مقاله جدید اولین مشاهده از یک ستاره نوترونی است که در آن پوسته جامد توضیح قابل اعتمادی است.
پروفسور جرمی هیل از دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC) اضافه: همچنین شایان ذکر است که شامل اثرات الکترودینامیک کوانتومی، همانطور که در مدل‌سازی نظری خود انجام دادیم، نتایجی سازگار با مشاهدات IXPE به دست می‌دهد. با این وجود، ما همچنین در حال بررسی مدل‌های جایگزین برای توضیح داده‌های IXPE هستیم که هنوز شبیه‌سازی عددی مناسب برای آن‌ها وجود ندارد.
مرجع مجله:
- روبرتو تاورنا و همکاران اشعه ایکس قطبی شده از یک مگنتار. علم 3 نوامبر 2022. DOI: 10.1126/science.add0080
