Wykorzystując dane z satelity NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), astronomowie zauważyli gwiazdę o stałej powierzchni pozbawionej atmosfery.
Badanie – międzynarodowa współpraca, której współkierownikiem jest: UCL naukowcy – zgłosili sygnaturę w świetle rentgenowskim emitowanym przez silnie namagnesowaną martwą gwiazdę zwaną a magnetarem. Zespół przyjrzał się obserwacjom IXPE dotyczącym magnetara 4U 0142+61. Znajduje się prawie 13,000 XNUMX lat świetlnych od Ziemi, w konstelacji Kasjopei.
To była pierwsza polaryzacja Światło rentgenowskie z magnetara był obserwowany.
Przeglądając dane, zespół zidentyfikował znacznie mniejszą część światła spolaryzowanego, niż oczekiwano, jeśli promienie rentgenowskie przechodziły przez atmosferę. Zespół odkrył również, że w przypadku cząstek światła o wyższych energiach kąt polaryzacji, czyli „wiggle”, zmienił się dokładnie o 90 stopni w porównaniu do światła o niższych energiach, jak przewidują modele teoretyczne gwiazd o stałej skorupie otoczonej magnetosferami, które wypełnione są prądem elektrycznym.
Współautorka, profesor Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), członkini zespołu naukowego IXPE, powiedziała: „To było całkowicie nieoczekiwane. Byłem przekonany, że będzie atmosfera. Gaz gwiazdy osiągnął punkt krytyczny i stał się stały w podobny sposób, w jaki woda może zamienić się w lód. To zasługa niesamowitej siły gwiazdy Pole magnetyczne".
„Ale podobnie jak w przypadku wody, temperatura również ma znaczenie – gorętszy gaz będzie wymagał silniejszego pola magnetycznego, aby stał się stały”.
„Kolejnym krokiem będzie obserwacja cieplejszych obiektów gwiazdy neutronowe z podobnym polem magnetycznym, aby zbadać, jak wzajemne oddziaływanie temperatury i pola magnetycznego wpływa na właściwości materiału powierzchnia gwiazdy".
Główny autor, dr Roberto Taverna z Uniwersytetu w Padwie, powiedział: „Najbardziej ekscytującą cechą, jaką mogliśmy zaobserwować, jest zmiana kierunku polaryzacji pod wpływem energii, przy czym kąt polaryzacji zmienia się dokładnie o 90 stopni”.
„Zgadza się to z przewidywaniami modeli teoretycznych i potwierdza, że magnetary rzeczywiście są wyposażone ultrasilne pola magnetyczne".
Według teorii kwantowej silnie namagnesowane środowisko powoduje polaryzację światła w dwóch kierunkach: równoległym do pola magnetycznego i prostopadłym do niego. Wielkość i kierunek obserwowanej polaryzacji dostarczają informacji, które w innym przypadku nie byłyby dostępne, pozostawiając ślad struktury pola magnetycznego i stanu fizycznego materiały w rejonie gwiazdy neutronowej.
Oczekuje się, że przy wysokich energiach dominować będą fotony spolaryzowane prostopadle do pola magnetycznego, co spowoduje obserwowane 90-stopniowe wahanie polaryzacji.
Profesor Roberto Turolla z Uniwersytetu w Padwie, który jest także profesorem honorowym w Laboratorium Nauk Kosmicznych UCL Mullard, powiedział: „Polaryzacja przy niskich energiach mówi nam, że pole magnetyczne jest prawdopodobnie tak silne, że zamienia atmosferę wokół gwiazdy w ciało stałe lub ciecz, co jest zjawiskiem znanym jako kondensacja magnetyczna”.
„Uważa się, że stała skorupa gwiazdy składa się z sieci jonów utrzymywanych razem przez pole magnetyczne. Atomy nie byłyby kuliste, ale wydłużone w kierunku pola magnetycznego.
„Nadal jest przedmiotem debaty, czy magnetary i inne gwiazdy neutronowe posiadają atmosfery. Jednak nowy artykuł jest pierwszą obserwacją gwiazdy neutronowej, w przypadku której solidna skorupa jest wiarygodnym wyjaśnieniem.”
Profesor Jeremy Heyl z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej (UBC) w dodatku: „Warto również zauważyć, że uwzględnienie efektów elektrodynamiki kwantowej, tak jak to zrobiliśmy w naszym modelowaniu teoretycznym, daje wyniki zgodne z obserwacją IXPE. Niemniej jednak badamy również alternatywne modele w celu wyjaśnienia danych IXPE, dla których wciąż brakuje odpowiednich symulacji numerycznych”.
Referencje czasopisma:
- Roberto Taverna i in. Spolaryzowane promieniowanie rentgenowskie z magnetara. nauka 3 listopada 2022 r. DOI: 10.1126/science.add0080
