Cele mai ciudate obiecte din Univers: Stelele neutronice

Universul este plin de obiecte foarte ciudate, iar printre cele mai ciudate se numără, fără îndoială, stelele neutronice, conform unui material publicat de The Daily Beast.

Aceste stele neutronice sunt rămășițele extrem de dense ale unor stele cu masa de 8 până la 30 de ori mai mare decât a Soarelui, care au explodat în stadiul de supernove după ce și-au epuizat combustibilul nuclear, iar nucleul lor se prăbușește în sine sub imperiul unei forțe gravitaționale colosale.

Prin urmare, stelele neutronice au masa unei stele dar un diametru extrem de mic, de aproximativ 10 — 20 de kilometri. Suprafața lor este solidă dar sunt în continuare extrem de fierbinți, iar forța lor gravitațională este atât de puternică încât un centimetru cub din materia unei astfel de stele cântărește mai mult decât muntele Everest.

Un obiect cu o masă extrem de mare dar cu dimensiuni atât de mici are o densitate de-a dreptul enormă: de aproximativ de 400 de trilioane de ori mai mare decât densitatea apei (4 × 10 la puterea 14 grame pe centimetru cub). Această densitate este apropiată de cea din interiorul nucleului atomilor, în condițiile în care stelele neutronice sunt incomparabil mai mari decât atomii.

Forța gravitațională a unei astfel de stele este suficient de mare pentru a genera reacții la nivel atomic, unde electronii se combină cu protonii pentru a forma neutroni. De aici vine și numele acestei categorii de obiecte, stele neutronice — deși nu sunt alcătuite doar din neutroni și nu mai au mai nimic în comun cu stelele obișnuite — obiecte care strălucesc din cauza reacțiilor de fuziune nucleară ce au loc în nucleul lor, pe când stele neutronice nu emit lumină.

Această îmbinare a unor elemente precum un câmp gravitațional foarte puternic, o uriașă densitate, o compoziție chimică stranie, câmpuri magnetice foarte puternice și temperaturi înalte fac din stelele neutronice unele dintre cele mai ciudate obiecte din Univers. Momentan știința nu dispune de un model fizic complet al interiorului unei stele neutronice, ci doar de aproximări enunțate cu instrumentele din prezent ale fizicii cuantice.

Toatele stelele neutronice descoperite până în prezent sunt la distanțe mult prea mari față de Pământ pentru a putea fi observate în detaliu, iar deocamdată știința nu poate reproduce, chiar și la scară redusă, condițiile de pe o astfel de stea în mediul controlat al laboratorului. Această îmbinare extremă de presiune, temperaturi și densitate ridicate fac aproape imposibilă generarea măcar a unei mici particule de materie din care sunt alcătuite stelele neutronice.

Chiar și așa, fără a le putea observa de aproape și fără a putea reproduce materia din care sunt alcătuite în condiții de laborator, stelele neutronice sunt niște obiecte relativ familiare pentru astronomi și astrofizicieni. Ipoteza cu privire la existența lor a fost lansată pentru prima oară în anii '30, însă primul care a observat o astfel de "stea fosilă" a fost astronomul britanic Jocelyn Bell, în 1967. Lui Bell i-au atras atenția o serie de pulsații radio periodice în timpul unei operații de rutină de calibrare a unui telescop.

Aceste stele emit energie sub forma unui flux de particule electromagnetice concentrat la polii magnetici. Această radiație, privită dintr-un punct din spațiu, este văzută așa cum ar fi observată lumina unui far. În acest caz, pulsațiile pot fi detectate (cu ajutorul unui radiotelescop) doar când fluxul e îndreptat spre Pământ. Stelele neutronice care emit astfel de radiații sunt denumite pulsari.

Din 1967 și până în prezent astronomii au identificat numeroși pulsari. Unii dintre aceștia sunt niște adevărate ceasuri de mare precizie ale Universului, rotindu-se și emițând pulsații de energie în mod regulat. Cei mai rapizi pulsari se pot roti de sute sau chiar de mii de ori pe secundă.

Și, chiar dacă toate stelele neutronice au un câmp magnetic extrem de intens, cele cunoscute drept "magnetari" depășesc chiar orice imaginație. Magnetarii sunt o categorie de stele neutronice relativ rare. Deocamdată astronomii au descoperit doar 21 de astfel de stele. Aceste stele au câmpuri magnetice mai mari decât orice obiect cunoscut — de peste 100 de trilioane de ori mai puternice decât câmpul magnetic al Pământului.

Un astfel de magnetar se află la aproximativ 1 an lumină de gaura neagră supergigantică aflată în centrul galaxiei noastre, Calea Lactee. Lumina și radiațiile emise din discul fierbinte din jurul acestei găuri negre, trece pe lângă acest magnetar înainte de a ajunge la noi. Cu această ocazie, câmpul magnetic extrem de intens al magnetarului deviază traiectoria luminii. Prin măsurarea acestei deviații, astronomii au reușit să cartografieze caracteristicile mediului magnetic din apropierea centrului galactic — acțiune care ar fi fost imposibilă dacă acest magnetar nu s-ar afla acolo unde se află.

Puterea câmpului magnetic al unei stele neutronice "obișnuite" este relativ ușor de explicat: protonii și electronii care nu au fost transformați în neutroni de atracția gavitațională a stelei generează niște curenți electrici extraordinar de puternici în interiorul stelei. Dar de ce sunt magnetarii practic cei mai puternici magneți din Univers?

Un studiu publicat săptămâna trecută ar putea oferi răspunsul la această întrebare. Cercetătorii care au folosit telescopul VLT (Very Large Telescope) din Chile au descoperit un astfel de magnetar în apropierea relativă a unei alte stele care se deplasează foarte rapid. Ei susțin că există date care indică faptul că aceste două stele ar fi format cândva un sistem binar: două stele care se orbitau reciproc. Interacțiunea dintre aceste două stele a făcut ca una dintre ele să înceapă să se rotească din ce în ce mai rapid, până a explodat în stadiul de supernovă, eveniment în urma căruia s-a transformat în stea neutronică și a proiectat cealaltă stea din sistemul binar pe o traiectorie care ar putea să o scoată din galaxie. Viteza de rotație extrem de rapidă a primei stele ar fi produs atât explozia acesteia sub formă de supernovă dar și câmpul magnetic mai puternic al noii stele neutronice, care poate fi astfel încadrată în categoria stelelor magnetar.

Deocamdată nu se știe sigur dacă această ipoteză este corectă sau dacă toți magnetarii se formează în urma unor evenimente similare. Timpul și alte observații vor confirma sau infirma această teorie și vor adăuga și alte întrebări și prilejuri de mirare despre complexitatea uimitoare și frumoasă a Universului.