Νuclear pasta: νέος τύπος ύλης σε άστρα νετρονίων;

Πυρηνικά ζυμαρικά (nuclear pasta)

Καλλιτεχνική απεικόνιση αστέρα νετρονίων. Το στρώμα των “πυρηνικών ζυμαρικών” βρίσκεται στον εσώτατο φλοιό, κοντά στον πυρήνα

Μαδρίτη
Μια σπάνια μορφή της ύλης που έχει βαφτιστεί «πυρηνικό ζυμαρικό» φαίνεται ότι μπορεί να υπάρξει μόνο σε εξωτικά άστρα νετρονίων, εκτιμούν ερευνητές στην Ισπανία.

Στις συνθήκες ακραίας πίεσης και θερμοκρασίας που επικρατούν στην επιφάνεια αυτών των σωμάτων, η ύλη δεν μπορεί να υπάρξει όπως τη γνωρίζουμε. Δεν αποκλείεται όμως ότι οι πυρήνες των ατόμων στριμώχνονται τόσο πολύ ώστε ενώνονται και διατάσσονται σε δομές που μοιάζουν με ζυμαρικά -άλλα είναι μακρόστενα σαν μακαρόνια, άλλα επίπεδα σαν λαζάνια και άλλα σπειροειδή σαν φουσίλι.

«Τέτοιες συνθήκες υπάρχουν μόνο στα άστρα νετρονίων, τα πιο πυκνά αντικείμενα του Σύμπαντος μετά τις μαύρες τρύπες» σχολιάζει ο Χοσε Πονς, επικεφαλής της μελέτης στο Πανεπιστήμιο του Αλικάντε στην Ισπανία.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της ομάδας του, οι οποίες δημοσιεύονται στο Nature Physics, τα πυρηνικά ζυμαρικά ενδέχεται να σταθεροποιούν την ταχύτητα περιστροφής των άστρων νετρονίων.

Κοσμική συνταγή

Η ύπαρξη των «πυρηνικών ζυμαρικών» είχε προταθεί σε θεωρητικό επίπεδο παλαιότερα, η νέα μελέτη όμως προσφέρει τις πειστικότερες ενδείξεις μέχρι σήμερα.

Τα άστρα νετρονίων είναι κατάλοιπα άστρων που εξάντλησαν τα πυρηνικά τους καύσιμα και εκρήγνυνται σε σουπερνόβα. Αυτό που μένει στη θέση τους είναι μια εξαιρετικά συμπαγής σφαίρα, διαμέτρου μερικών χιλιομέτρων, με πυκνότητα που φτάνει τα 590 τετράκις εκατομμύρια κιλά ανά κυβικό μέτρο.

Σε αυτές τις ακραίες συνθήκες, τα άτομα της ύλης δεν μπορούν να υπάρξουν όπως τα γνωρίζουμε: τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια λιώνουν μεταξύ τους και σχηματίζουν ουδέτερα νετρόνια και άλλα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα.

Αυτό που μένει τελικά είναι μια σφαίρα που αποτελείται εσωτερικά από έναν υγρό πυρήνα νετρονίων και εξωτερικά από μια λεπτή κρούστα ατομικών πυρήνων.

Από τη στιγμή του σχηματισμού τους, τα άστρα νετρονίων περιστρέφονται με εξαιρετικά μεγάλες ταχύτητες, σταδιακά όμως επιβραδύνονται, καθώς χάνουν ενέργεια εκπέμποντάς στη στο Διάστημα υπό τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Περιέργως, όμως, κανένα άστρο νετρονίων δεν δείχνει να χρειάζεται πάνω από 12 δευτερόλεπτα για να συμπληρώσει μια πλήρη περιστροφή.

Και η «πυρηνική μακαρονάδα» δείχνει τώρα να εξηγεί γιατί τα άστρα νετρονίων δεν περιστρέφονται πιο αργά: Τα υπολογιστικά μοντέλα των ερευνητών δείχνουν ότι ο σχηματισμός αυτών των πυρηνικών ζυμαρικών μειώνει την ηλεκτρική αγωγιμότητα της επιφάνειας του άστρου νετρονίων. Και η μείωση της αγωγιμότητας σημαίνει ότι εξασθενεί το μαγνητικό πεδίο του άστρου, οπότε η εκπομπή ακτινοβολίας μειώνεται με τη σειρά της.

Με άλλα λόγια, τα πυρηνικά ζυμαρικά εμποδίζουν την απώλεια ενέργειας και διατηρούν έτσι την υψηλή ταχύτητα περιστροφής.

Δυστυχώς, όμως, η πυρηνική μακαρονάδα πιθανότατα θα μείνει για πάντα απρόσιτη για τα πιρούνια των φυσικών.

Οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν πάντως να αναζητούν άστρα νετρονίων με περίοδο περιστροφής πάνω από 12 δευτερόλεπτα. Αν δεν βρουν τέτοια σώματα, θα μπορούν να είναι πιο βέβαιοι ότι ανακάλυψαν μια κοσμική μακαρονάδα.

Newsroom ΔΟΛ - www.space.com