Observatorium sinar-X Chandra NASA telah menemui bukti langsung pertama untuk keadaan cecair yang pelik, pelik dan geseran yang pelik, di teras bintang neutron.
Gambar di atas, yang dikeluarkan hari ini, menunjukkan sinar-X dari Chandra (merah, hijau, dan biru) dan data optik dari Hubble (emas) Cassiopeia A, sisa-sisa bintang besar yang meletup di supernova. Bukti superfluid telah dijumpai di teras padat bintang yang tertinggal, yang disebut bintang neutron. Ilustrasi artis di sisipan menunjukkan potongan bahagian dalam bintang neutron, di mana ketumpatannya meningkat dari kerak oren ke inti merah dan akhirnya ke bola merah dalaman, kawasan di mana terdapatnya cecair berlebihan.
Superfluid yang dibuat di makmal di Bumi menunjukkan sifat luar biasa, seperti kemampuan untuk naik ke atas dan melepaskan bekas kedap udara. Apabila mereka terbuat dari zarah bermuatan, superfluid juga superkonduktor, dan mereka membenarkan arus elektrik mengalir tanpa rintangan. Bahan seperti di Bumi ini mempunyai aplikasi teknologi yang meluas seperti menghasilkan magnet superkonduktor yang digunakan untuk pencitraan resonans magnetik [MRI].
Dua pasukan penyelidik bebas telah menggunakan data Chandra untuk menunjukkan bahawa bahagian dalam bintang neutron mengandungi bahan superfluid dan superkonduktor, suatu kesimpulan dengan implikasi penting untuk memahami interaksi nuklear dalam jirim pada ketumpatan tertinggi yang diketahui. Pasukan ini menerbitkan penyelidikan mereka secara berasingan dalam jurnal Notis Bulanan Surat-surat Masyarakat Astronomi Diraja dan Huruf Kajian Fizikal.
Cas A (RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58 ° 49 ′ 03.00) terletak kira-kira 11,000 tahun cahaya. Bintangnya meletup kira-kira 330 tahun yang lalu dalam jangka masa Bumi. Urutan pemerhatian Chandra terhadap bintang neutron menunjukkan bahawa objek yang padat sekarang telah menyejuk sekitar 4 peratus dalam jangka masa sepuluh tahun.
"Penurunan suhu ini, walaupun kedengarannya kecil, benar-benar dramatik dan mengejutkan untuk dilihat," kata Dany Page dari Universiti Autonomi Nasional di Mexico, pemimpin salah satu daripada dua pasukan. "Ini bermaksud bahawa sesuatu yang tidak biasa berlaku dalam bintang neutron ini."
Bintang-bintang Neutron mengandungi bahan yang paling padat yang dapat dilihat secara langsung; satu sudu bahan bintang neutron beratnya enam bilion tan. Tekanan dalam inti bintang sangat tinggi sehingga sebahagian besar zarah, elektron dan proton bercas bergabung, menghasilkan bintang yang terdiri daripada kebanyakan neutron.
Hasil baru menunjukkan bahawa proton yang tersisa dalam inti bintang berada dalam keadaan superfluid dan, kerana mereka membawa cas, juga membentuk superkonduktor.
Kedua-dua pasukan menunjukkan bahawa penyejukan cepat di Cas A dijelaskan oleh pembentukan superfluid neutron di inti bintang neutron dalam kira-kira 100 tahun terakhir seperti yang dilihat dari Bumi. Penyejukan cepat dijangka berterusan selama beberapa dekad, dan kemudian ia akan menjadi perlahan.
"Ternyata Cas A mungkin hadiah dari Alam Semesta kerana kita harus menangkap bintang neutron yang sangat muda pada waktu yang tepat," kata pengarang bersama Page, Madappa Prakash, dari Ohio University. "Kadang-kadang nasib baik sedikit boleh maju dalam sains."
Permulaan superfluiditi bahan di Bumi berlaku pada suhu yang sangat rendah berhampiran sifar mutlak, tetapi pada bintang neutron, ia boleh berlaku pada suhu mendekati satu bilion darjah Celsius. Sehingga kini terdapat ketidakpastian yang sangat besar dalam anggaran suhu kritikal ini. Penyelidikan baru ini mengehadkan suhu kritikal antara satu setengah bilion hingga kurang dari satu bilion darjah.
Cas A akan membolehkan para penyelidik menguji model bagaimana daya nuklear yang kuat, yang mengikat zarah subatomik, bertindak dalam perkara ultradense. Hasil ini juga penting untuk memahami berbagai tingkah laku bintang neutron, termasuk "gangguan", penekanan dan denyutan bintang neutron, ledakan magnetar dan evolusi medan magnet bintang neutron.
Sumber: Siaran akhbar dari Royal Astronomical Society dan Harvard. Lihat multimedia tambahan di halaman Chandra NASA, dan dua kajian di MNRAS dan Fiz. Surat Pendeta.
