Explodierten Sterns zeigt seltsamen neuen Materie

Der Komplettüberholung Kern eines explodierten Sterns eine bizarre Form der supraleitenden Materie bezeichnet ein suprafluiden enthält, schlagen neue Studien vor.

Zwei Teams von Forschern mit der NASA Chandra x-Ray Observatory entdeckt einen schnellen Sprung in der Temperatur von Cassiopeia A (Cas A), was ein Neutronenstern ist — der Überrest ein massereichen Sterns am Ende seines Lebens in einer Supernova-Explosion hinter sich gelassen. Der riesige Temperaturabfall handfeste Beweise für die Anwesenheit eines fremden Staates der Materie in den Kern des Cas A, sagte Forscher.

"Die schnelle Abkühlung in Cas A Neutronenstern, gesehen mit Chandra, ist der erste direkte Nachweis, die die Kerne dieser Neutronensterne in der Tat aus suprafluiden und supraleitende Material bestehen," Peter Shternin des Ioffe-Instituts in St. Petersburg, Russland, sagte in einer Erklärung. Er leitet eines der Teams.

Supraflüssigkeiten gemacht aus geladenen Teilchen sind auch Supraleiter, die elektrischen Strom ohne Widerstand fließen zu lassen.

Ein Neutronenstern kühlt sich ab

CAS A ist das Überbleibsel eines riesigen Sterns, der vor etwa 330 Jahren explodierte. Der Neutronenstern ist ca. 11.000 Lichtjahren im Sternbild Cassiopeia.

Forscher in den beiden neuen Studien herausgefunden, dass es über einen Zeitraum von 10 Jahren um rund 4 Prozent abgekühlt ist.

"Dieser Rückgang der Temperatur, obwohl es klein ist, klingt wirklich dramatisch und überraschend zu sehen, war", sagte Dany Seite der nationalen autonomen Universität in Mexiko, Leiter des Research-Teams. "Dies bedeutet, dass etwas ungewöhnliches innerhalb dieser Neutronenstern geschieht."

Neutronensterne sind nur einige der dichtesten bekannten Objekte. Ein Teelöffel Neutronenstern Zeug hat eine Masse von 6 Milliarden Tonnen. [Die seltsamsten Dinge im Raum]

Der Druck im Kern des Sterns ist so immens, dass die meisten der Elektronen mit Protonen, Neutronen, produzieren, sagte Forscher dort fusionieren.

Physiker haben entwickelt detaillierte Modelle zur Vorhersage, wie Materie Verhalten sollte bei solchen hohen dichten, einschließlich der Möglichkeit, die Supraflüssigkeiten bilden können.

Suprafluidität ist ein reibungs Zustand der Materie, und Supraflüssigkeiten erstellt in Labors hier auf der Erde zeigen bemerkenswerte Eigenschaften. Es kann klettern nach oben, zum Beispiel, und luftdicht verschlossenen Behältnissen zu entkommen, sagte Forscher.

Supraflüssigkeiten im toten Stern ist Kern

In ihren Studien sowohl Forschungsgruppen fand Beweise, die Cas A rasche Kühlung ist durch die Bildung von einem Neutron suprafluiden in der Neutronenstern Kern, und die dies geschah in den letzten 100 Jahren oder so.

Die Details Shternins Studie erscheint in der Fachzeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society Letters. Die Forschung von Page und sein Team erscheint in der Zeitschrift Physical Review Letters.

CAS A fallen Temperaturen sind konsistent mit der Theorie, die voraussagt, dass ein Neutronenstern eine deutliche Abkühlung während des Übergangs zum suprafluiden Zustand unterziehen sollte, sagten die Forscher.

Während dieser Zeit nahezu masselose, schwache wechselwirkende Teilchen namens Neutrinos Form in großer Zahl und dann zu entkommen, wobei Energie mit sich. Die Kühlung für ein weiteres paar Jahrzehnte zuvor verlangsamt fortsetzen dürfte, sagte Forscher.

Auf der Erde tritt das Erscheinungsbild der Suprafluidität in Materialien bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, etwa minus 273 Grad Celsius (abzüglich 459,6 Grad Fahrenheit). Aber bei Neutronensternen, kann erfolgen bei Temperaturen nahe 1 Milliarde Grad F da Wechselwirkungen der Partikel über die starke Kernkraft auftreten – die Kraft, die Quarks zu Protonen und Neutronen, Protonen und Neutronen zusammen, um Atomkerne bilden bindet.

Bis jetzt gab es eine sehr große Unsicherheit in Schätzungen über diese kritische Temperatur. Aber die neue Forschung es nach unten, zwischen 900 Millionen und 1,8 Milliarden Grad F (500 Millionen bis 1 Milliarde Grad C) Stifte, sagte Forscher.

"Es stellt sich heraus, dass Cas A möglicherweise ein Geschenk aus dem Universum, denn hätten wir einen sehr jungen Neutronenstern fangen zum richtigen Zeitpunkt in der Zeit," sagte der Seite Co-Autor Madappa Prakash, von der Ohio University.
"Manchmal ein wenig Glück kann einen langen Weg in der Wissenschaft gehen."

Aufschluss über Neutronensterne zu helfen

Die Forscher sagten, dass ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Cas A Supernova-Überrest dienen kann, wie ein guter Test Bett für das Studium wie Komplettüberholung Materie auf atomarer Ebene verhält sich.