Το φάσμα των λευκών νάνων άστρων

Credit: CERN

Χθες μίλησα για το Χιγκς, και πώς η ανακάλυψη του οδήγησε σε μια αναταραχή των άρθρων σχετικά με το πώς αυτό μπορεί να ισχύει για την αστροφυσική. 

Έτσι, σήμερα, εδώ είναι ένα άλλο παράδειγμα, και το ενδιαφέρον αυτού του ατόμου, διότι δεν είναι απλά ότι προσπαθεί να χρησιμοποιήσει το Χιγκς για να εξηγήσει γνωστά φαινόμενα, αλλά προσπαθεί να χρησιμοποιήσει τις αστρονομικές παρατηρήσεις για να καταλάβει τα πράγματα σχετικά με το Χιγκς. 
Προέρχεται από ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Αστροφυσικό Περιοδικό (Astrophysical Journal), και αφορά το φάσμα των λευκών νάνων άστρων.

Όπως ίσως θυμάστε, ένας λευκός νάνος είναι το απομεινάρι ενός άστρου ηλιακής μάζας που έχει εξαντλήσει την ικανότητά του να συγχωνεύσει τα στοιχεία στον πυρήνα του. 
Χωρίς μια πηγή θερμότητας, το αστέρι συμπιέζεται από τη βαρύτητα στο σημείο όπου μόνο η πίεση των ηλεκτρονίων στα άτομα μπορεί να το αποτρέψει από το να καταρρεύσει περαιτέρω.
Όταν ο δικός μας Ήλιος τελικά πεθάνει, θα γίνει ένας λευκός νάνος περίπου στο μέγεθος της Γης. 
Το καλό πράγμα σχετικά με τους λευκούς νάνους είναι συνήθως ότι εξακολουθούν να έχουν τη θερμότητα από το σχηματισμό τους, έτσι ώστε να λάμπουν σε εξαιρετικά φωτεινό λευκό.
Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να παρατηρήσουμε το φως που εκπέμπεται από αυτά αρκετά εύκολα. Μπορούμε να παρατηρήσουμε ακόμα και τη γραμμή φασμάτων των λευκών νάνων, και μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε για πράγματα όπως η δοκιμή της γενικής σχετικότητας.

Συνήθως όταν μιλάμε για τις γραμμές εκπομπής, εννοούμε αυτά που προκαλούνται από τα ηλεκτρόνια μετατοπίζοντας τη θέση τους σε ένα άτομο ή μόριο, αλλά υπάρχουν επίσης γραμμές εκπομπής που οφείλονται σε πρωτόνια και νετρόνια στον πυρήνα ενός ατόμου.
Αυτές οι τελευταίες γραμμές, είναι παρόμοιες με τις συνήθεις γραμμές εκπομπής, αλλά διέπονται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη και όχι από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. 
Μελετώντας τις γραμμές των πυρηνικών εκπομπών, μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά των πυρηνικών δυνάμεων.

Αυτό είναι από το οποίο προέρχονται οι λευκοί νάνοι. 
Τα φάσματα εκπομπής των λευκών νάνων περιέχουν και τις δύο παραδοσιακές γραμμές εκπομπής που οφείλεται στα ηλεκτρόνια, και οι γραμμές πυρηνικών εκπομπών που οφείλονται σε πρωτόνια και νετρόνια.
Ο λόγος που αυτό είναι σημαντικό, είναι ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι πολύ μεγαλύτερης μάζας από τα ηλεκτρόνια, έτσι ώστε το πεδίο Χιγκς αλληλεπιδρά με αυτά διαφορετικά.
Ως αποτέλεσμα, οποιαδήποτε αλλαγή στη συμπεριφορά του Χιγκς, θα επηρεάσει το φάσμα πυρηνικής γραμμής διαφορετικά από την κανονική.

Αυτό που ενδιαφέρει του συντάκτες είναι, το αν το Χιγκς αλληλεπιδρά με ισχυρά βαρυτικά πεδία. Αυτό δεν είναι κάτι που μπορούμε να ελέγξουμε αυτή τη στιγμή στο εργαστήριο, αλλά θα μπορούσε να φανεί στην ισχυρή βαρύτητα του λευκού νάνου.
Κατά την ανάλυση του φάσματος του λευκού νάνου, οι συντάκτες δεν βρήκαν κανένα στοιχείο οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης της βαρύτητας του Χιγκς, αλλά είναι σε θέση να προσδιοριστεί ένα ανώτατο όριο για την ισχύ της κάθε τέτοιας αλληλεπίδρασης.

Κυρίως το έργο αυτό είναι μια απόδειξη της ιδέας. 
Δεδομένου ότι ο συνδυασμός μάζας υψηλής πυκνότητας και ισχυρών βαρυτικών πεδίων παρατηρείται σε αντικείμενα όπως οι λευκοί νάνοι και αστέρες νετρονίων, οι αλληλεπιδράσεις του Χιγκς, μπορεί να παίξουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη και τη συμπεριφορά τους.
Είναι κάτι που μπορούμε τουλάχιστον να προσπαθήσουμε να αναζητούμε, και αυτό είναι ένα πρώτο βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.


To-New-Sas

Πηγή: phys.org