Bu sanatçının izlenimi, Westerlund 1 yıldız kümesinde bir manyetar gösteriyor. Kaynak: ESO/L. Calçada
Yeni bir araştırmaya göre, belirli bir magnetarın (yüksek derecede mıknatıslanmış ölü bir yıldız) yaydığı X-ışını ışığı, yıldızın katı bir yüzeye sahip olduğunu ve atmosferi olmadığını gösteriyor gibi görünüyor.
Dergide yayınlanan bir çalışma Bilim verilerini kullandı NASA‘ın Görüntüleme X-ışını Polarimetri Kaşifi (IXPE) uydusu, magnetar olarak bilinen oldukça manyetize edilmiş ölü bir yıldızın atmosferi olmayan katı bir yüzeye sahip olduğunu ortaya çıkardı. Padova Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen çalışma, ilk kez bir magnetardan polarize X-ışını ışığının gözlemlendiğini temsil ediyor. Bu, bir magnetardan gelen polarize X-ışını ışığının ilk kez gözlemlenmesiydi.
NASA ve İtalyan Uzay Ajansı arasındaki bir işbirliği olan IXPE, bilim adamlarının uzaydaki X-ışını ışığını polarizasyonunu – ışık dalgalarının salınım yönü – ölçerek incelemelerine olanak tanır. Ekip, Cassiopeia takımyıldızında Dünya’dan yaklaşık 13.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan 4U 0142+61 manyetarını inceledi.
Magnetarlar nötron yıldızlarıdır – hayatlarının sonunda süpernova olarak patlamış büyük yıldızların çok yoğun artık çekirdekleri. Diğer nötron yıldızlarının aksine, evrendeki en güçlü olan muazzam bir manyetik alana sahiptirler. Parlak X-ışınları yayarlar ve sadece bir saniye içinde Güneşimizin bir yılda yaydığından milyonlarca kat daha fazla enerjiyi serbest bırakabilen patlamalar ve parlamalar yayarak düzensiz faaliyet dönemleri gösterirler. Standart nötron yıldızlarından 100 ila 1000 kat daha güçlü olan ultra güçlü manyetik alanlarından güç aldıklarına inanılıyor.
Araştırma ekibi, X ışınlarının bir atmosferden geçmesi durumunda beklenenden çok daha düşük oranda polarize ışık buldu. (Polarize ışık, kıpırdanmanın aynı yönde olduğu ışıktır – yani elektrik alanları yalnızca tek bir şekilde titreşir. Atmosfer, ışığın yalnızca bir polarizasyon durumunu seçerek bir filtre görevi görür.)
Ekip ayrıca, daha yüksek enerjilerdeki ışık parçacıkları için, kutuplaşma açısının – kıpırdatma – düşük enerjilerdeki ışığa kıyasla tam olarak 90 derece ters çevrildiğini buldu. elektrik akımları ile dolu manyetosfer.
IXPE bilim ekibinin bir üyesi olan yardımcı yazar Profesör Silvia Zane (UCL Mullard Uzay Bilimi Laboratuvarı) şunları söyledi: “Bu tamamen beklenmedik bir şeydi. Bir atmosfer olacağına ikna olmuştum. Yıldızın gazı bir devrilme noktasına ulaştı ve suyun buza dönüşmesine benzer şekilde katılaştı. Bu, yıldızın inanılmaz derecede güçlü manyetik alanının bir sonucudur.
“Ancak, su gibi, sıcaklık da bir faktördür – daha sıcak bir gazın katı hale gelmesi için daha güçlü bir manyetik alan gerekir.
“Bir sonraki adım, sıcaklık ve manyetik alan arasındaki etkileşimin yıldız yüzeyinin özelliklerini nasıl etkilediğini araştırmak için benzer bir manyetik alana sahip daha sıcak nötron yıldızlarını gözlemlemek.”
Padova Üniversitesi’nden baş yazar Dr. Roberto Taverna şunları söyledi: “Gözleyebildiğimiz en heyecan verici özellik, kutuplaşma açısının tam olarak 90 derece salınmasıyla, enerji ile kutuplaşma yönündeki değişimdir.
“Bu, teorik modellerin manyetarların gerçekten de ultra güçlü manyetik alanlara sahip olduğunu öngördüğü ve doğruladığıyla uyumludur.”
Kuantum teorisi, güçlü bir şekilde mıknatıslanmış bir ortamda yayılan ışığın, manyetik alana paralel ve dik olmak üzere iki yönde polarize olduğunu öngörür. Gözlemlenen polarizasyonun miktarı ve yönü, manyetik alan yapısının ve maddenin civardaki fiziksel durumunun izini taşır. nötron yıldızıbaşka türlü erişilemeyen bilgiler sağlamak.
Yüksek enerjilerde, manyetik alana dik olarak polarize olan fotonların (ışık parçacıkları) baskın olması beklenir ve bu da gözlemlenen 90 derecelik polarizasyon salınımına neden olur.
Aynı zamanda UCL Mullard Uzay Bilimi Laboratuvarı’nda fahri profesör olan Padova Üniversitesi’nden Profesör Roberto Turolla şunları söyledi: “Düşük enerjilerdeki kutuplaşma, manyetik alanın atmosferi yıldızın etrafında döndürmek için muhtemelen çok güçlü olduğunu söylüyor. manyetik yoğuşma olarak bilinen bir fenomen olan bir katı veya sıvıya dönüşür.
Yıldızın katı kabuğunun, manyetik alan tarafından bir arada tutulan bir iyon kafesinden oluştuğu düşünülmektedir. Atomlar küresel olmayacak, manyetik alan yönünde uzunlamasına olacaktır.
Magnetarların ve diğer nötron yıldızlarının atmosfere sahip olup olmadığı halen tartışma konusudur. Bununla birlikte, yeni makale, katı bir kabuğun güvenilir bir açıklama olduğu bir nötron yıldızının ilk gözlemidir.
British Columbia Üniversitesi’nden (UBC) Profesör Jeremy Heyl şunları ekledi: “Teorik modellememizde yaptığımız gibi kuantum elektrodinamiği etkilerini dahil etmenin, IXPE gözlemiyle uyumlu sonuçlar verdiğini de belirtmekte fayda var. Bununla birlikte, uygun sayısal simülasyonların hala eksik olduğu IXPE verilerini açıklamak için alternatif modelleri de araştırıyoruz.”
Referans: Roberto Taverna, Roberto Turolla, Fabio Muleri, Jeremy Heyl, Silvia Zane, Luca Baldini, Denis González-Caniulef, Matteo Bachetti, John Rankin, Ilaria Caiazzo, Niccolò Di Lalla, Victor Doroshenko “Bir magnetardan polarize x-ışınları” , Manel Errando, Ephraim Gau, Demet Kırmızıbayrak, Henric Krawczynski, Michela Negro, Mason Ng, Nicola Omodei, Andrea Possenti, Toru Tamagawa, Keisuke Uchiyama, Martin C. Weisskopf, Ivan Agudo, Lucio A. Antonelli, Wayne H. Baumgartner, Ronaldo Bellazzini, Stefano Bianchi, Stephen D. Bongiorno, Raffaella Bonino, Alessandro Brez, Niccolò Bucciantini, Fiamma Capitanio, Simone Castellano, Elisabetta Cavazzuti, Stefano Ciprini, Enrico Costa, Alessandra De Rosa, Ettore Del Monte, Laura Di Gesu, Alessandro Di Marco, Immacolata Donnarumma, Michal Dovčiak, Steven R. Ehlert, Teruaki Enoto, Yuri Evangelista, Sergio Fabiani, Riccardo Ferrazzoli, Javier A. Garcia, Shuichi Gunji, Kiyoshi Hayashida, Wataru Iwakiri, Svetlana G. Jorstad, Vladimir Karas, Takao Kita guchi, Jeffery J. Kolodziejczak, Fabio La Monaca, Luca Latronico, Ioannis Liodakis, Simone Maldera, Alberto Manfreda, Frédéric Marin, Andrea Marinucci, Alan P. Marscher, Herman L. Marshall, Giorgio Matt, Ikuyuki Mitsuishi, Tsunefumi Mizuno, Stephen C .-Y. Ng, Stephen L. O’Dell, Chiara Oppedisano, Alessandro Papitto, George G. Pavlov, Abel L. Peirson, Matteo Perri, Melissa Pesce-Rollins, Maura Pilia, Juri Poutanen, Simonetta Puccetti, Brian D. Ramsey, Ajay Ratheesh, Roger W. Romani, Carmelo Sgrò, Patrick Slane, Paolo Soffitta, Gloria Spandre, Fabrizio Tavecchio, Yuzuru Tawara, Allyn F. Tennant, Nicholas E. Thomas, Francesco Tombesi, Alessio Trois, Sergey S. Tsygankov, Jacco Vink, Kinwah Wu ve Fei Xie, 3 Kasım 2022, Bilim.
DOI: 10.1126/science.add0080