Źródło zdjęcia: ESA
Krótko po Wielkim Wybuchu uważa się, że cała materia we Wszechświecie została rozbita na najmniejsze elementy. Za pomocą teleskopu kosmicznego XMM-Newton zespół astronomów próbuje obliczyć „zwartość” kilku gwiazd neutronowych - aby sprawdzić, czy wykraczają poza gęstość normalnej materii.
Ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu cała pierwotna zupa materii we Wszechświecie została „rozbita” na najbardziej podstawowe składniki. Uważano, że zniknął na zawsze. Jednak naukowcy mocno podejrzewają, że egzotyczną zupę rozpuszczonej materii nadal można znaleźć we współczesnym wszechświecie, w jądrze pewnych bardzo gęstych obiektów zwanych gwiazdami neutronowymi.
Dzięki teleskopowi kosmicznemu ESA XMM-Newton są teraz bliżej przetestowania tego pomysłu. Po raz pierwszy XMM-Newton był w stanie zmierzyć wpływ pola grawitacyjnego gwiazdy neutronowej na emitowane przez nią światło. Ten pomiar zapewnia znacznie lepszy wgląd w te obiekty.
Gwiazdy neutronowe należą do najgęstszych obiektów we Wszechświecie. Pakują masę Słońca w kulę o średnicy 10 kilometrów. Kawałek gwiazdy neutronowej wielkości kostki cukru waży ponad miliard ton. Gwiazdy neutronowe to pozostałości po eksplodujących gwiazdach nawet ośmiokrotnie masywniejszych niż nasze Słońce. Kończą swoje życie eksplozją supernowej, a następnie zapadają się pod wpływem własnej grawitacji. Ich wnętrza mogą zatem zawierać bardzo egzotyczną formę materii.
Naukowcy uważają, że w gwieździe neutronowej gęstość i temperatury są podobne do tych, które istnieją ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu. Zakładają, że gdy materia jest ciasno upakowana tak jak w gwiazdach neutronowych, przechodzi ważne zmiany. Protony, elektrony i neutrony? składniki atomów - łączą się ze sobą. Możliwe jest, że nawet budulce protonów i neutronów, tak zwane kwarki, zostaną zmiażdżone, tworząc rodzaj egzotycznej plazmy „rozpuszczonej” materii.
Jak się dowiedzieć? Naukowcy spędzili dziesięciolecia próbując zidentyfikować naturę materii w gwiazdach neutronowych. Aby to zrobić, muszą bardzo dokładnie znać niektóre ważne parametry: jeśli znasz masę i promień gwiazdy lub związek między nimi, możesz uzyskać jej zwartość. Jednak do tej pory żaden instrument nie był wystarczająco zaawansowany, aby wykonać potrzebne pomiary. Dzięki obserwatorium ESM XMM-Newton astronomowie po raz pierwszy byli w stanie zmierzyć stosunek masy do promienia gwiazdy neutronowej i uzyskać pierwsze wskazówki dotyczące jego składu. Sugerują one, że gwiazda neutronowa zawiera normalną, nieegzotyczną materię, chociaż nie są one rozstrzygające. Autorzy twierdzą, że jest to „kluczowy pierwszy krok”. i będą kontynuować poszukiwania.
Sposób, w jaki uzyskali ten pomiar, jest pierwszym w obserwacjach astronomicznych i jest uważany za ogromne osiągnięcie. Metoda polega na określeniu zwartości gwiazdy neutronowej w sposób pośredni. Grawitacyjne przyciąganie gwiazdy neutronowej jest ogromne - tysiące milionów razy silniejsze niż na Ziemi. To powoduje, że cząsteczki światła emitowane przez gwiazdę neutronową tracą energię. Ta utrata energii nazywana jest grawitacyjnym „przesunięciem czerwonym”. Pomiar tego przesunięcia czerwonego przez XMM-Newtona wskazał siłę przyciągania grawitacyjnego i ujawnił zwartość gwiazdy.
„Jest to bardzo precyzyjny pomiar, którego nie bylibyśmy w stanie wykonać bez wysokiej czułości XMM-Newton i jego zdolności do rozróżniania szczegółów” - mówi Fred Jansen, naukowiec projektu ESM w XMM-Newton.
Według głównego autora odkrycia, Jeana Cottama z Goddard Space Flight Center NASA, „próby zmierzenia grawitacyjnego przesunięcia czerwonego podjęto zaraz po opublikowaniu przez Einsteina ogólnej teorii względności, ale nikt nigdy nie był w stanie zmierzyć efekt w gwiazdę neutronową, gdzie miała być ogromna. To zostało teraz potwierdzone. ”
Oryginalne źródło: ESA News Release
