Egy NASA-műhold, az Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) adatai alapján a csillagászok olyan csillagot észleltek, amelynek szilárd felszíne volt, légkör nélkül.
A tanulmány- egy nemzetközi együttműködés közös vezetésével UCL tudósok egy jelet jelentettek a röntgenfényben, amelyet egy erősen mágnesezett halott csillag, az a magnetar. A csapat megvizsgálta az IXPE 4U 0142+61 mágneses megfigyelését. Csaknem 13,000 XNUMX fényévnyire található a Földtől a Cassiopeia csillagképben.
Ez volt az első polarizált alkalom Röntgenfény mágnesről megfigyelték.
Az adatok áttekintése során a csapat a vártnál sokkal kisebb arányban polarizált fényt azonosított, ha a röntgensugárzás áthaladt a légkörön. A csapat azt is felfedezte, hogy a nagyobb energiájú fényrészecskék esetében a polarizációs szög vagy a „mozgás” pontosan 90 fokkal elfordul az alacsonyabb energiájú fényhez képest, amint azt a szilárd kéreggel rendelkező csillagok elméleti modelljei megjósolták, amelyeket magnetoszférák vesznek körül. elektromos árammal töltik meg.
A társszerző, Silvia Zane professzor (UCL Mullard Space Science Laboratory), az IXPE tudományos csoport tagja elmondta: „Ez teljesen váratlan volt. Meg voltam győződve arról, hogy lesz hangulat. A csillag gáza elérte a billenési pontot, és hasonló módon szilárddá válik, hogy a víz jéggé alakulhat. Ez a sztár hihetetlenül erősségének az eredménye mágneses mező. "
„De a vízhez hasonlóan a hőmérséklet is tényező – a forróbb gáznak erősebb mágneses térre van szüksége ahhoz, hogy megszilárduljon.”
„A következő lépés a melegebb megfigyelés neutron csillagok hasonló mágneses térrel, annak vizsgálatára, hogy a hőmérséklet és a mágneses tér kölcsönhatása hogyan befolyásolja a tulajdonságait csillag felszíne. "
Dr. Roberto Taverna, a Padovai Egyetem vezető szerzője elmondta: "A legizgalmasabb jelenség, amit megfigyelhettünk, a polarizációs irány változása az energiával, a polarizációs szög pontosan 90 fokkal ingadozó."
„Ez egybevág azzal, amit az elméleti modellek jósolnak, és megerősíti, hogy a magnetárok valóban fel vannak ruházva ultra-erős mágneses mezők. "
A kvantumelmélet szerint az erősen mágnesezett környezet két irányban polarizálja a fényt: a mágneses térrel párhuzamosan és arra merőlegesen. A megfigyelt polarizáció mértéke és iránya olyan információkat ad, amelyek egyébként nem lennének elérhetőek, nyomot hagyva a mágneses tér szerkezetének és fizikai állapotának. anyagok a neutroncsillag tartományában.
Nagy energiáknál a mágneses térre merőlegesen polarizált fotonok dominálnak, ami a megfigyelt 90 fokos polarizációs kilengést eredményezi.
Roberto Turolla professzor, a Padovai Egyetemről, aki egyben az UCL Mullard Űrtudományi Laboratórium tiszteletbeli professzora is, elmondta: "Az alacsony energiájú polarizáció azt mutatja, hogy a mágneses tér valószínűleg olyan erős, hogy a csillag körüli légkört szilárd vagy folyékony halmazállapotúvá változtatja, ezt a jelenséget mágneses kondenzációnak nevezik."
„A csillag szilárd kérgét úgy gondolják, hogy egy ionrácsból áll, amelyet a mágneses mező tart össze. Az atomok nem gömb alakúak, hanem megnyúltak a mágneses tér irányában.
„Még mindig vita tárgya, hogy a magnetároknak és más neutroncsillagoknak van-e légköre vagy sem. Az új tanulmány azonban az első olyan neutroncsillag megfigyelése, amelyre a szilárd kéreg megbízható magyarázat.
Jeremy Heyl, a British Columbia Egyetem (UBC) professzora hozzáadott: „Azt is érdemes megjegyezni, hogy a kvantumelektrodinamikai hatások bevonása, ahogyan azt elméleti modellezésünkben is tettük, az IXPE megfigyeléssel kompatibilis eredményeket ad. Mindazonáltal alternatív modelleket is vizsgálunk az IXPE adatok magyarázatára, amelyekhez még mindig hiányoznak a megfelelő numerikus szimulációk.
Journal Reference:
- Roberto Taverna et al. Polarizált röntgensugárzás magnetárról. Tudomány 3. november 2022. DOI: 10.1126/science.add0080
