奇妙で死んで磁化された星の表面が固く、天文学者を驚かせた

中性子星は、宇宙全体で最も極端な現象の一部であり、これらの密集した星の死体に関する新しい発見は、科学者を驚かせ続けています. 天文学者は最近、磁化された中性子星の発見を発表しました。 個体 水面。 星は通常、電離ガスの一種であるプラズマの熱い球でできています。 一方、中性子星は、その信じられないほどの密度のために、通常、超流動と呼ばれる摩擦のない流体の一種であるコアを持つ、超圧縮された固体物質 (主に中性子) のうねりです。 地球のような大気を持っていることもよくあります。 中性子星が完全に固体で、大気を持たない超高密度の惑星に似ているという考えは、非常にユニークです。

ジャーナル Science での報告では、50 人の研究者からなる国際チームが、NASA とイタリア宇宙機関によって 2021 年 12 月に打ち上げられた衛星である Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) からのデータを使用しました。 天文学者たちは、斜めに名付けられた中性子星 4U 0142+61 に関する情報を引き出しました。 マグネターと呼ばれる特別なタイプの中性子星で、地球から約 13,000 光年離れたカシオペア座にあります。

マグネターは本質的にその名の通り、非常に強い磁場を持つ中性子星です。 見つけるのが難しいためか、私たちが知っているのは約30個しかありません。 それらは小さくてかすかで、地球上で検出するのが難しい十分な高エネルギー電磁放射線 (ガンマ線や X 線を考えてください) を放出するときなど、活発な活動の期間中にのみ検出可能です。

4U 0142+61 は、スワヒリ語で「自由」を意味する Uhuru と呼ばれる NASA の衛星によって 1970 年代に初めて検出されました。 これは、人間の目には見えない宇宙の X 線を検出するために打ち上げられた初めての装置です。 実際、この星の名前を構成する風変わりな文字の寄せ集めは、「第 4 ウフル カタログ」の 4U に由来し、数字はマグネターの天体座標を表しています。

典型的な中性子星は、太陽よりも大きな質量を持ちますが、半径はわずか数十キロメートルです。

しかし、この星は数十年前に発見されたにもかかわらず、IXPE が出現する前のデータはほとんどありませんでした。 この新しい X 線測定装置を使用して、天文学者は星の偏光を計算することができました。これは、その電磁波が移動する方向と角度を意味します。 これは、星を構成する物理的条件とプロセスに関する情報を提供し、マグネターからの偏光 X 線光が初めて捕捉されたことを示します。

特定の星は、死ぬと中性子星になります。 (中性子星のしきい値よりも重い星は、崩壊するとブラック ホールになります。) 大きな星が核融合プロセスを通じて重い元素を生成し始めると、自身の重力によって星が崩壊し始めます。 この力は非常に強いため、原子核内の電子と陽子を融合させて中性子を形成し、原子核と同じくらい密度の高い物質を作り出します。 典型的な中性子星は、太陽よりも大きな質量を持ちますが、半径はわずか 12 km です。 したがって、大さじ 1 杯の中性子星物質の重さは約 10 億トンです。 この極端な密度、非常に密集した中性子のスープにより、中性子は固体または超流動体のように振る舞います — 素粒子で構成されているにもかかわらず、それらは技術的には原子ではありません. 中性子星はまた、その重力によってより日常的な (原子) 物質を引き付け、しばしば惑星に似た大気を持っています。


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しかし、4U 0142+61 の場合は、中性子星の場合でさえ、激しい歴史があったと天文学者が理論付けている。 実際には 固体、またはそのように見えます。 約 100,000 年前、この星は超新星爆発を起こしました。これは、星が爆発してその質量のほとんどを吹き飛ばしたことを意味します。これは、約 10 個の地球を含むのに十分な量です。 この物質の噴出により円盤が形成されました。このような円盤が検出されたのはこれが初めてで、約 100 万マイル (1.6 km) 離れた 4U 0142+61 を周回しています。

「これは完全に予想外でした。雰囲気があると確信していました」

しかし、4U 0142+61 の表面は、それを取り囲むガンクよりも興味深いかもしれません。 Science の研究者は、IXPE からの新しいデータに基づいて、4U からのエネルギーが「大気の存在と互換性があり、凝縮した表面とわずかに互換性がある」可能性は非常に低いと報告しています。 おそらく鉄でできているこの固体の地殻は、原子の構造をゆがめ、もはや球状ではなく、磁場の方向に引き伸ばされて引き伸ばされるでしょう。 これにより、これらの磁力によって一緒に保持されたイオンの格子が形成されます。 言い換えれば、表面は中性子ではなく、地球を構成するもののような「通常の」物質 (この場合は鉄) で構成されている可能性があります。

「これは完全に予想外でした。大気があると確信していました」と、研究の筆頭著者の 1 人であり、IXPE 科学チームのメンバーである Silvia Zane 教授は声明の中で述べています。 ここには別の説明があるかもしれませんが、これまでのところ、これらの他の可能性を調査するのに十分なデータがありません. 「次のステップは、温度と磁場の相互作用が星の表面の特性にどのように影響するかを調べるために、同様の磁場でより高温の中性子星を観察することです。」

白色矮星と呼ばれる奇妙で固体の星は他にもありますが、この物質は地球上の固体物質とは非常に異なります。 白色矮星は、核燃料を使い果たし、自らの重力で崩壊した恒星の残骸です。 これにより、固体の酸素と炭素でできているコアが非常に高温の結晶に絞り込まれます。 白色矮星はもはやエネルギーを生成しないため、熱エネルギーを光子の形でゆっくりと放射します。 数兆年後、白色矮星は最終的に、非常に密度の高い惑星のように、固く冷たい物質の塊になります。 しかし、天体物理学者は、黒色矮星として知られるこのタイプの星が冷えるのに非常に長い時間がかかるため、宇宙全体のどこにも黒色矮星はまだ存在しないと計算しています。 地球の太陽は最終的に白色矮星、次に黒色矮星としてその生涯を終える。 星は一般的に奇妙な現象ですが、固体の性質を持つ星は、物理学を奇妙な極端なものにします。

IXPE は刺激的な新しい天文学ツールですが、James Webb Space Telescope ほど注目されていません。 しかし、IXPE は、シグナス X-1 と呼ばれるブラック ホールを取り囲むホット マターの構成を科学者が特定するのにも役立ち、ブレーザーがどのように機能するかという 40 年の謎を解決するのにも役立ちました。 ブレーザーは、宇宙で最も明るい天体の 1 つであり、ほぼ光速で移動する電離物質の噴流を放出します。 宇宙にはいくつかの奇妙な天体があり、4U 0142+61 は多くの神​​秘的な星の 1 つに過ぎず、さらに多くの発見が待っています。

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