Cosmic kesalahan: bintang super-padat yang pertama yang pernah ditemukan tiba-tiba memperlambat spin

Salah satu obyek turisme terpadat di alam semesta, bintang neutron sekitar 10.000 tahun cahaya dari Bumi, telah ditemukan tiba-tiba menempatkan rem pada kecepatan berputar nya. Acara ini adalah sebuah misteri yang memegang petunjuk penting untuk memahami bagaimana materi bereaksi ketika diperas lebih erat dari kepadatan dari atom inti-negara yang ada laboratorium di Bumi telah dicapai. Penemuan oleh tim ilmuwan internasional akan diterbitkan dalam jurnal Nature pada tanggal 30 Mei 2013

Para ilmuwan mendeteksi bintang neutron mendadak lambat-down dengan NASA Swift observatorium, satelit dengan tiga teleskop yang ilmu pengetahuan dan operasi penerbangan dikendalikan oleh Penn State dari Pusat Operasi Misi di kampus University Park. "Karena Swift memiliki kemampuan untuk secara teratur mengukur spin bintang ini tidak biasa, kami telah mampu mengamati evolusi yang mengejutkan," kata Penn State astronom Jamie Kennea, seorang rekan penulis dari Alam kertas. "Bintang neutron ini adalah melakukan sesuatu yang sama sekali tak terduga. Kecepatan Its rotasi telah menurun pada tingkat yang semakin pesat sejak penurunan tiba-tiba awal spin."

Meskipun astronom telah mengamati bintang neutron tiba-tiba mempercepat berputar-acara yang disebut "kesalahan"-mereka tidak pernah sebelumnya telah mengamati bintang neutron tiba-tiba memperlambat mereka. "Kami telah dijuluki acara ini sebuah 'anti-kesalahan' karena terpengaruh bintang ini secara persis kebalikan dari setiap kesalahan diidentifikasi dengan jelas lainnya terlihat pada bintang neutron," kata co-penulis Neil Gehrels, peneliti utama pada misi Swift, di NASA Goddard Space Flight Center. Bintang ini di belahan bumi Utara langit di konstelasi Cassiopeia .

Sebuah bintang neutron adalah hal yang paling dekat dengan lubang hitam yang astronom dapat mengamati secara langsung. Ini adalah inti hancur sebuah bintang raksasa yang kehabisan bahan bakar, ambruk di bawah beratnya sendiri, dan kemudian meledak sebagai supernova. Masalah tertinggal setelah ledakan dikompresi menjadi bola hanya sekitar 12 mil di tetapi dengan massa kira-kira setengah juta kali lebih dari massa Bumi. Satu sendok teh bintang neutron beratnya 1 miliar ton, sekitar dua kali berat gabungan dari semua mobil di Amerika Serikat.

Bintang neutron dapat mencapai kecepatan rotasi secepat pisau dapur blender-sampai 43.000 putaran per menit (rpm), dan dapat memiliki medan magnet satu triliun kali lebih kuat dari Bumi. Tapi tiba-tiba memperlambat bintang neutron, bernama 1E2259 586, adalah jenis yang bahkan lebih aneh dan langka dari bintang neutron. Ini adalah salah satu dari kurang dari dua lusin bintang neutron disebut "magnetar" karena mereka memiliki magnet seperti ultra-kuat bidang-sampai kira-kira 5.000 triliun kali lipat dari Bumi. Magnetar juga dapat memiliki ledakan dramatis sinar-X begitu kuat sehingga mereka dapat mempengaruhi atmosfer bumi, bahkan jika magnetar adalah mengirimkan ledakan yang dari sisi berlawanan dari galaksi Bima Sakti kita. "Magnetar adalah magnet terkuat alam semesta dan beberapa laboratorium terbaik yang kita miliki untuk memahami fisika murni," kata Kennea. "Kondisi yang ekstrim pada bintang ini tidak akan pernah bisa direplikasi dalam laboratorium di Bumi."

Ini adalah render artis dari ledakan sebuah bintang neutron pada ultra-magnetik, juga disebut magnetar. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center

Menggunakan X-ray Telescope Swift observatorium, para ilmuwan mengamati pulsa sinar-X reguler dari magnetar 1E 2259 586 dari Juli 2011 hingga pertengahan April 2012. Selama waktu ini, magnetar itu berputar sekali setiap 7 detik, atau sekitar 8 rpm, dan itu tampaknya akan melambat pada tingkat yang bertahap dan stabil. Tetapi pada penelitian selanjutnya dijadwalkan pada tanggal 28 April 2012, data yang ditangkap oleh Swift menunjukkan spin bintang telah tiba-tiba melambat sebesar 2,2 sepersejuta-kedua perubahan mendadak yang mengejutkan sekarang disebut anti-kesalahan.

Pada 21 April, hanya seminggu sebelum pengamatan Swift yang menemukan ini anti-kesalahan, magnetar yang dihasilkan singkat namun intens sinar-X meledak terdeteksi oleh Gamma-ray Burst Monitor kapal NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope. Para ilmuwan sekarang berpikir ini letusan 36-milidetik cahaya energi tinggi kemungkinan menandai perubahan yang melaju magnetar ke dalam tiba-tiba "anti-kesalahan" mode perlambatan. Selain itu, pengamatan terus mengungkapkan bahwa spin magnetar yang terus melambat pada tingkat yang jauh lebih cepat.

Sebuah bintang neutron adalah astronom objek terpadat dapat mengamati secara langsung, menghancurkan setengah juta kali massa Bumi menjadi bola sekitar 12 mil, atau ukurannya sama dengan Pulau Manhattan, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi ini. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center

Penemuan ini menghadapi astronom dengan tantangan teoritis baru. Apa sebenarnya dapat menyebabkan X-ray ledakan magnetar, maka perlambatan mendadak rotasi, dan sekarang perlambatan lebih cepat dari rotasi bintang bahwa Swift observatorium terus mendeteksi?

Teori struktur internal bintang neutron, yang saat sebelum penemuan anti-kesalahan, membayangkan kerak elektron dan partikel bermuatan di atas interior berisi, antara keanehan lainnya, aneh, negara gesekan-bebas dari materi disebut neutron superfluida . Menurut teori ini, karena permukaan bintang neutron mempercepat aliran partikel energi tinggi melalui medan magnet intens, kerak bintang itu harus selalu kehilangan energi dan memperlambat-tapi cairan dalam interior bintang neutron harus menolak menjadi melambat. Kerak bisa patah di bawah tekanan ini, menghasilkan ledakan sinar-X sementara juga menerima tendangan dari interior lebih cepat berputar yang akan mempercepat rotasi bintang. Jadi sekarang, setelah penemuan anti-kesalahan, ilmuwan perlu ditingkatkan teori untuk menjelaskan tak terduga dan terus melambat-down dari rotasi magnetar 1E 2259 586.

Selain baru misteri anti-kesalahan, penemuan ini diharapkan untuk mengkatalisasi upaya baru untuk memecahkan misteri lama tentang fisika membingungkan bahwa aturan negara super padat materi di bintang neutron dan lubang hitam-benda yang paling misterius di alam semesta .

Selain Kennea di Penn State dan Gehrels di NASA Goddard, rekan penulis lain dari kertas Alam termasuk astronom di McGill University di Montreal di Kanada, University of Hong Kong, dan University of Leicester di Inggris. Swift observatorium, diluncurkan ke orbit Bumi pada bulan November 2004, dikelola oleh Goddard Space Flight Center dan dioperasikan bekerja sama dengan Penn State University, Los Alamos National Laboratory, dan Orbital Sciences Corporation, dengan kolaborator internasional di Inggris dan Italia dan termasuk kontribusi dari Jerman dan Jepang.

http://phys.org