Πιστωτική εικόνα: ESA
Λίγο μετά το Big Bang, πιστεύεται ότι όλο το θέμα στο Σύμπαν χωρίστηκε στα μικρότερα συστατικά του. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton, μια ομάδα αστρονόμων προσπαθεί να υπολογίσει τη «συμπαγή» πολλών αστεριών νετρονίων - για να δει εάν υπερβαίνουν την πυκνότητα της κανονικής ύλης.
Ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang, όλη η αρχέγονη σούπα της ύλης στο Σύμπαν «έσπασε» στα πιο θεμελιώδη συστατικά του. Θεωρήθηκε ότι εξαφανίστηκε για πάντα. Ωστόσο, οι επιστήμονες υποψιάζονται έντονα ότι η εξωτική σούπα διαλυμένης ύλης μπορεί ακόμα να βρεθεί στο σημερινό Σύμπαν, στον πυρήνα ορισμένων πολύ πυκνών αντικειμένων που ονομάζονται αστέρια νετρονίων.
Με το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton της ESA, είναι πλέον πιο κοντά στη δοκιμή αυτής της ιδέας. Για πρώτη φορά, το XMM-Newton μπόρεσε να μετρήσει την επίδραση του βαρυτικού πεδίου ενός άστρου νετρονίων στο φως που εκπέμπει. Αυτή η μέτρηση παρέχει πολύ καλύτερη εικόνα για αυτά τα αντικείμενα.
Τα αστέρια νετρονίων είναι από τα πυκνότερα αντικείμενα του Σύμπαντος. Συσκευάζουν τη μάζα του ήλιου μέσα σε μια σφαίρα 10 χιλιομέτρων. Ένα αστέρι νετρονίου μεγέθους κύβου ζάχαρης ζυγίζει πάνω από ένα δισεκατομμύριο τόνους. Τα αστέρια νετρονίων είναι τα υπολείμματα των εκρηκτικών αστεριών έως οκτώ φορές πιο ογκώδη από τον Ήλιο μας Τελειώνουν τη ζωή τους σε μια έκρηξη σουπερνόβα και μετά καταρρέουν κάτω από τη δική τους βαρύτητα. Το εσωτερικό τους μπορεί επομένως να περιέχει μια πολύ εξωτική μορφή ύλης.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι σε ένα αστέρι νετρονίων, η πυκνότητα και οι θερμοκρασίες είναι παρόμοιες με εκείνες που υπάρχουν ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang. Υποθέτουν ότι όταν η ύλη συσκευάζεται σφιχτά όπως είναι σε αστέρι νετρονίων, περνάει σημαντικές αλλαγές. Πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρόνια; τα συστατικά των ατόμων - συγχώνευση. Είναι πιθανό ακόμη και τα δομικά στοιχεία των πρωτονίων και των νετρονίων, τα λεγόμενα κουάρκ, να συνθλίβονται, δημιουργώντας ένα είδος εξωτικού πλάσματος «διαλυμένης» ύλης.
Πώς να μάθετε; Οι επιστήμονες έχουν περάσει δεκαετίες προσπαθώντας να προσδιορίσουν τη φύση της ύλης στα αστέρια νετρονίων. Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζουν με ακρίβεια ορισμένες σημαντικές παραμέτρους: εάν γνωρίζετε τη μάζα και την ακτίνα ενός αστεριού ή τη σχέση μεταξύ τους, μπορείτε να αποκτήσετε τη συμπαγή του. Ωστόσο, κανένα όργανο δεν έχει προχωρήσει αρκετά ώστε να εκτελεί τις απαιτούμενες μετρήσεις, μέχρι τώρα. Χάρη στο παρατηρητήριο XMM-Newton της ESA, οι αστρονόμοι κατάφεραν για πρώτη φορά να μετρήσουν την αναλογία μάζας προς ακτίνα ενός αστεριού νετρονίων και να αποκτήσουν τις πρώτες ενδείξεις για τη σύνθεσή του. Αυτά υποδηλώνουν ότι το αστέρι νετρονίων περιέχει φυσιολογική, μη εξωτική ύλη, αν και δεν είναι πειστικά. Οι συγγραφείς λένε ότι αυτό είναι ένα «βασικό πρώτο βήμα»; και θα συνεχίσουν την αναζήτηση.
Ο τρόπος με τον οποίο έλαβαν αυτήν τη μέτρηση είναι πρώτος στις αστρονομικές παρατηρήσεις και θεωρείται τεράστιο επίτευγμα. Η μέθοδος συνίσταται στον προσδιορισμό της συμπιέσεως του άστρου νετρονίων με έμμεσο τρόπο. Η βαρυτική έλξη ενός αστεριού νετρονίων είναι τεράστια - χιλιάδες εκατομμύρια φορές ισχυρότερη από τη Γη. Αυτό κάνει τα σωματίδια φωτός που εκπέμπονται από το αστέρι νετρονίων να χάσουν ενέργεια. Αυτή η απώλεια ενέργειας ονομάζεται βαρυτική «κόκκινη μετατόπιση». Η μέτρηση αυτής της κόκκινης μετατόπισης από τον XMM-Newton έδειξε τη δύναμη της βαρυτικής έλξης και αποκάλυψε τη συμπαγή του αστεριού.
«Αυτή είναι μια πολύ ακριβής μέτρηση που δεν θα μπορούσαμε να κάνουμε χωρίς την υψηλή ευαισθησία του XMM-Newton και την ικανότητά του να διακρίνει λεπτομέρειες», λέει ο Fred Jansen, Επιστήμονας του XMM-Newton του ESA.
Σύμφωνα με τον κύριο συγγραφέα της ανακάλυψης, ο Jean Cottam του Goddard Space Flight Center της NASA, «προσπάθειες για τη μέτρηση της βαρυτικής κόκκινης μετατόπισης έγιναν αμέσως μετά τον Αϊνστάιν δημοσίευσε τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, αλλά κανείς δεν μπόρεσε ποτέ να μετρήσει το αποτέλεσμα σε ένα αστέρι νετρονίων, όπου υποτίθεται ότι ήταν τεράστιο. Αυτό έχει πλέον επιβεβαιωθεί. "
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESA
