Folosind date de la un satelit NASA, Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), astronomii au observat o stea care avea o suprafață solidă, fără atmosferă.
Studiul-o colaborare internațională co-condusă de UCL oamenii de știință- au raportat o semnătură în lumina cu raze X emisă de o stea moartă foarte magnetizată numită a magnetarilor. Echipa a analizat observația IXPE a magnetarului 4U 0142+61. Este situat la aproape 13,000 de ani lumină distanță de Pământ, în constelația Cassiopeia.
Aceasta a fost prima dată polarizată Lumină cu raze X de la un magnetar fusese observată.
În timp ce cercetează datele, echipa a identificat o proporție mult mai mică de lumină polarizată decât se aștepta dacă razele X au trecut printr-o atmosferă. Echipa a descoperit, de asemenea, că, pentru particulele de lumină cu energii mai mari, unghiul de polarizare sau „mișcarea” s-a inversat cu exact 90 de grade în comparație cu lumina cu energii mai mici, așa cum este prezis de modelele teoretice pentru stele cu cruste solide înconjurate de magnetosfere care sunt pline de curent electric.
Coautorul principal, profesorul Silvia Zane (UCL Mullard Space Science Laboratory), un membru al echipei științifice IXPE, a spus: „Acest lucru a fost complet neașteptat. Eram convins că va fi o atmosferă. Gazul stelei a atins un punct de vârf și a devenit solid într-un mod similar în care apa s-ar putea transforma în gheață. Acesta este un rezultat al vedetei incredibil de puternice câmp magnetic. "
„Dar, ca și în cazul apei, temperatura este, de asemenea, un factor – un gaz mai fierbinte va necesita un câmp magnetic mai puternic pentru a deveni solid.”
„Următorul pas este să observăm mai fierbinte stele neutronice cu un câmp magnetic similar, pentru a investiga modul în care interacțiunea dintre temperatură și câmpul magnetic afectează proprietățile suprafața stelei. "
Autorul principal, Dr. Roberto Taverna, de la Universitatea din Padova, a spus: „Cea mai interesantă caracteristică pe care am putut-o observa este schimbarea direcției de polarizare cu energie, cu unghiul de polarizare oscilant cu exact 90 de grade.”
„Acest lucru este de acord cu ceea ce prezic modelele teoretice și confirmă că magnetarii sunt într-adevăr dotați cu câmpuri magnetice ultra-puternice. "
Conform teoriei cuantice, un mediu puternic magnetizat face ca lumina să fie polarizată în două direcții: paralel cu câmpul magnetic și perpendicular pe acesta. Cantitatea și direcția polarizării observate oferă informații care altfel nu ar fi disponibile, lăsând o urmă a structurii câmpului magnetic și a stării fizice a materialele din regiunea stelei neutronice.
La energii mari, fotonii polarizați perpendicular pe câmpul magnetic sunt de așteptat să domine, rezultând în oscilația de polarizare de 90 de grade observată.
Profesorul Roberto Turolla, de la Universitatea din Padova, care este și profesor onorific la Laboratorul de Științe Spațiale UCL Mullard, a spus: „Polarizarea la energii joase ne spune că câmpul magnetic este probabil atât de puternic încât să transforme atmosfera din jurul stelei într-un solid sau un lichid, un fenomen cunoscut sub numele de condensare magnetică.”
„Se crede că scoarța solidă a stelei este compusă dintr-o rețea de ioni, ținute împreună de câmpul magnetic. Atomii nu ar fi sferici, ci alungiți în direcția câmpului magnetic.”
„Încă este un subiect de dezbatere dacă magnetarele și alte stele neutronice au sau nu atmosferă. Cu toate acestea, noua lucrare este prima observație a unei stele neutronice în care o crustă solidă este o explicație de încredere.”
Profesorul Jeremy Heyl de la Universitatea British Columbia (UBC) adăugat: „De asemenea, merită remarcat faptul că includerea efectelor electrodinamicii cuantice, așa cum am făcut în modelarea noastră teoretică, oferă rezultate compatibile cu observația IXPE. Cu toate acestea, investigăm și modele alternative pentru a explica datele IXPE, pentru care încă lipsesc simulările numerice adecvate.”
Referința jurnalului:
- Roberto Taverna și colab. Raze X polarizate de la un magnetar. Ştiinţă 3 noiembrie 2022. DOI: 10.1126/science.add0080
