Pulsars are among
the most exotic celestial bodies known. They have diameters of about 20
kilometres, but at the same time roughly the mass of our sun. A sugar-cube
sized piece of its ultra-compact matter on Earth would weigh hundreds of
millions of tons. A sub-class of them, known as millisecond pulsars, spin up to
several hundred times per second around their own axes. Previous studies
reached the paradoxical conclusion that some millisecond pulsars are older than
the universe itself. Credit: NASA / Goddard Space Flight Center / Dana Berry
Δύο
χρόνια μετά την ανακάλυψη του νετρονίου το 1932, οι αμερικανοί αστρονόμοι
Walter Baade και Fritz Zwicky σκέφθηκαν ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν αστέρες
που αποτελούνται μόνο από νετρόνια και όχι από κάποιο συγκεκριμένο χημικό
στοιχείο. Τότε θεωρήθηκε ότι τέτοιου είδους ουράνια αντικείμενα, αν βέβαια
υπήρχαν, θα ήταν πολύ αμυδρά για παρατήρηση και η ιδέα αυτή γρήγορα ξεχάστηκε.
Η
Τζόσελυν Μπελ τον Ιούνιο του 1967. Jocelyn Bell, June 1967.
Το
1967 όμως η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Jocelyn Bell, που χρησιμοποιούσε ένα
ραδιοτηλεσκόπιο του πανεπιστημίου του Cambridge για το διδακτορικό της,
παρατήρησε μια πηγή ραδιοφωνικής ακτινοβολίας στον ουρανό, η οποία έστελνε
ρυθμικά ραδιοσήματα ακριβώς κάθε 1,33 δευτερόλεπτα. Αμέσως μετά την επίσημη
ανακοίνωση της ανακάλυψης, ο Αμερικανός Thomas Gold και ο Άγγλος Fred Hoyle
αναγνώρισαν ότι αυτό το άγνωστο μέχρι τότε ουράνιο σώμα ήταν ένας αστέρας
νετρονίων, που περιστρεφόταν μια φορά κάθε 1,33 δευτερόλεπτα, ασύλληπτα
γρηγορότερα από τη Γη, που περιστρέφεται μια φορά κάθε 24 ώρες.
Jocelyn Bell
Burnell, winner of the 2018 Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics,
delivered a special talk at Perimeter Institute about her 1967 discovery of
pulsars and her remarkable career in physics.
Η
ανακάλυψη των pulsars, όπως ονομάστηκαν αυτοί οι ταχέως περιστρεφόμενοι αστέρες
νετρονίων, ώθησε του αστρονόμους που παρατηρούσαν με κλασικά οπτικά τηλεσκόπια
να αναζητήσουν αστέρες που παρουσιάζουν παρόμοια ρυθμική ακτινοβολία σε οπτικά
μήκη κύματος.
This is the star RX
J185635-3754, the first Neutron Star ever observed in visible light. It is one
of the closest known neutron stars, estimated to be about 400 light-years away
(note: earlier estimates of 150 to 200 light-years away were incorrect). It has a surface temperature of approximately
434,000ºK, and it radiates mainly in
X-rays. Combined with the small diameter
of a Neutron Star, it is very dim. Data
from the Chandra and Hubble telescopes now lead to a modified estimated
diameter of some 14 km (8.75 miles), which is rather larger than earlier
estimates. Thus the star is no longer
considered to be a quark star candidate.
Και
έτσι στις 20 Ιανουαρίου του 1969, πριν από 50 χρόνια, ανακαλύφθηκε ο πρώτος
pulsar που, εκτός από τα ραδιοφωνικά σήματα κάθε 0,33 δευτερόλεπτα, εκπέμπει
και οπτικούς παλμούς με την ίδια περιοδικότητα. Αυτός ο pulsar περιστρέφεται
τόσο γρήγορα, επειδή είναι πολύ νέος, ηλικίας μόλις 964 ετών. Δημιουργήθηκε κατά
την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα, ο οποίος είχε παρατηρηθεί από κινέζους
αστρονόμους το 1054 μ.Χ. Εκείνη η έκρηξη άφησε πίσω της ένα μεγάλο φωτεινό
νεφέλωμα στον ουρανό, που είναι γνωστό ως Νεφέλωμα του Καρκίνου, ακριβώς στο
κέντρο του οποίου βρίσκεται ο pulsar με τους φωτεινούς παλμούς.
Composite
Optical/X-ray image of the Crab Nebula, showing synchrotron emission in the
surrounding pulsar wind nebula, powered by injection of magnetic fields and
particles from the central pulsar. Credit: Optical: NASA/HST/ASU/J. Hester et al.
X-Ray: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.
Οι
αστέρες νετρονίων είναι από τα πιο εξωτικά αντικείμενα του σύμπαντος. Ένα
κυβικό εκατοστό νερού, που στη Γη ζυγίζει ένα γραμμάριο, εκεί θα ζύγιζε 200
χιλιάδες τόνους. Δημιουργούνται κατά την έκρηξη αστέρων με μάζα μεγαλύτερη από
8 φορές τη μάζα του Ήλιου.
Η
ενέργεια που ακτινοβολούν αυτοί οι μεγάλοι αστέρες προέρχεται, όπως και όλων
των άλλων, από διαδοχικές θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα τους. Αρχικά
το υδρογόνο εκεί μετατρέπεται σε ήλιο, το ήλιο σε άνθρακα και οξυγόνο και
ακολουθεί η δημιουργία του νάτριου, του μαγνήσιου, του πυρίτιου, του θείου και
των βαρύτερων στοιχείων.
Radiation from the
pulsar PSR B1509-58, a rapidly spinning neutron star, makes nearby gas glow in
X-rays (gold, from Chandra) and illuminates the rest of the nebula, here seen
in infrared (blue and red, from WISE). Credit: NASA/CXC/SAO (X-Ray);
NASA/JPL-Caltech (Infrared)
Σε
αυτούς τους μεγάλους αστέρες η αλυσίδα παραγωγής όλο και βαρύτερων στοιχείων
καταλήγει στον σίδηρο. Αυτός όμως είναι αδρανής, επειδή δεν μπορεί να
δημιουργήσει βαρύτερα στοιχεία με αντίστοιχη παραγωγή ενέργειας. Τότε ο πυρήνας
συρρικνώνεται με απίστευτη ταχύτητα, θερμαίνεται και τελικά εκρήγνυται με τη
μορφή υπερκαινοφανούς αστέρα. Κατά την έκρηξη παράγονται και όλα τα βαρύτερα από
τον σίδηρο στοιχεία, όπως το ουράνιο, που χρησιμοποιείται στις ατομικές βόμβες,
το ιώδιο, που ρυθμίζει τον θυροειδή αδένα μας, και τον χρυσό, που όλοι ξέρουμε
πού χρησιμοποιείται. Η «σκόνη» από την έκρηξη, που περιέχει πια όλα τα χημικά
στοιχεία, σκορπίζεται στο διάστημα και χρησιμοποιείται από τη φύση για τη
δημιουργία νέων αστέρων και πλανητών. Έτσι δεν είναι ανακρίβεια να πούμε ότι το
σώμα μας αποτελείται από αστερόσκονη.
Χάρης
Βάρβογλης
Πηγές:
https://www.makthes.gr/pulsars-exotika-oyrania-somata-190099
- http://www.whillyard.com/science-pages/neutron-stars.html
