Mokslininkai atrado naują materijos formą

Tarptautinė astronomijos mokslininkų komanda neseniai atliko tyrimą, kuriame patvirtino ankščiau tik teoriškai numatytą naują materijos būseną, egzistuojančią itin tankiuose dangaus kūnuose, vadinamosiose neutroninėse žvaigždėse, skelbia Space.com.

Šių žvaigždžių branduoliuose materijos atomai vienas šalia kito yra taip arti, kad suformuoja makaronus primenančias įvairių formų struktūras. Naujoje astronomų atliktoje studijoje iškeliama hipotezė, kad būtent taip susiformavusi materija gali būti atsakinga už neutroninių žvaigždžių maksimalaus sukimosi greičio apribojimą.


Naujoji materijos forma astrofizikos teoretikų buvo aprašyta prieš keletą metų, tačiau jos egzistavimas dar nebuvo patvirtintas eksperimentiškai. Susieti teoriją su stebėjimais pabandė Ispanijos universiteto astronomas José Ponsas, kuris, kartu su savo kolegomis, atliko nuodugnius specifinių neutroninių žvaigždžių, vadinamųjų pulsarų, stebėjimus ir jų sukimosi greičio matavimus.

Pulsarai šviesą spinduliuoja pora spindulių, kurie iš šio dangaus kūno sklinda taip, tarytum šviesa sklindanti iš švyturio. Kartu su besisukančiais pulsarais, sukasi ir iš jų sklindantys du spinduliai, dėl ko šios žvaigždes dangaus skliaute atrodo kaip užgęstančios, o po kiek laiko vėl įsižiebiančios. Fiksuodami pulsarų spindulių žybtelėjimo dažnį, astronomai gali apskaičiuoti kaip greitai šios žvaigždės sukasi. Kuo ilgesnis apsisukimo periodas – tuo lėčiau pulsaras sukasi.

Mokslininkai atliko daugybės pulsarų stebėjimus, tačiau jiems taip ir nepavyko aptikti tokio, kurio apsisukimo periodas būtų ilgesnis nei 12 sekundžių. Pasak J.Ponso, iš principo taip neturėtų būti, o tokių pulsarų nebuvimas iškelia didelę teorinę problemą. Tačiau ją išspręsti įmanoma pritaikius teoretikų aprašytos „makaroninės“ materijos formos koncepciją.

Tyrėjai suprato, kad jei atomų branduoliai pulsaro viduje iš tiesų persitvarko į makaronus primenančias struktūras, tokia materijos forma padidintų žvaigždės elektrinę varžą, o tai savo ruožtu turėtų įtakos jų magnetiniam laukui – jis išsisklaidytų kur kas greičiau nei manoma.

Įprastu atveju, pulsarai sulėtina savo apsisukimą spinduliuodami elektromagnetines bangas, dėl kurių pakinta žvaigždės judesio kiekio momentas. Tačiau jeigu žvaigždės magnetinis laukas jau yra ribotas, kaip turėtų būti „makaroninės“ materijos atveju, ji negali išspinduliuoti elektromagnetinių bangų taip stipriai. Dėl šios priežasties pulsarai tarytum „užstringa“ ties tam tikru sukimosi greičiu, arba didžiausiu apsisukimo periodu (12 sekundžių).

Neutroninės žvaigždės susiformuoja masyvioms žvaigždėms baigus savo gyvavimo ciklą, tai yra pasibaigus kurui, kuris reikalingas branduolinės sintezės reakcijai ir įvykus sprogimui, vadinamam supernova. Sprogus žvaigždei, jos branduolys suyra į mažus, tankius objektus. Pastarųjų masė pasižymi tokiu dideliu tankiu, kad normalios struktūros atomai juose nebegali egzistuoti. Vietoje to, protonai ir elektronai susilieja vienas su kitu taip suformuodami neutronus ir mažo svorio daleles neutrinus. Taip atsiranda neutroninė žvaigždė.

Tačiau pagal minėtą materijos formos teoriją, tokių žvaigždžių plutoje, kuri yra milijardus kartų stipresnė už plieną, atomo nukleonai sudaryti iš protonų ir neutronų vis dėlto egzistuoti gali. Taip yra dėlto, kad jie ne susilieja, bet tankiai susispaudžia, suformuodami į makaronus panašias materijos struktūras.

Astronomų tyrimas šio mėnesio pradžioje paskelbtas mokslo darbų žurnale „Nature Physics”.