Może przypominać świderki albo płaskie płaty lasagne i powstaje ultragęstych gwiazdach neutronowych. Właśnie ze względu na charakterystyczny kształt nowy typ materii naukowcy nazwali „nuklearnym makaronem”. Choć już dawno przewidywali jego istnienie, teraz udało im się to udowodnić dzięki analizie wirowania pulsarów.

 

Astronomowie nowy typ materii nazwali „nuklearnym makaronem”, bo tworzą go jądra atomów stłoczone tak mocno, że układają się w kształty przypominające właśnie różne rodzaje makaronu. Niektóre z nich są bardziej podobne do płaskich arkuszy lasagne, inne do spiralnych fusili, czyli świderków.

– Takie warunki są osiągane tylko w gwiazdach neutronowych, obiektach o największej gęstości we Wszechświecie, poza czarnymi dziurami – podkreślił José Pons z Uniwersytetu w Alicante w Hiszpanii.

Pulsary jak latarnie morskie

Istnienie takiego typu materii teoretycy postulowali już wiele lat temu, jedna dotąd jej istnienie nie zostało potwierdzone. Teraz Pons i jego koledzy wykorzystali pomiary prędkości obrotu pulsarów – rodzaj gwiazd neutronowych – do uzyskania pierwszego dowodu na istnienie „nuklearnego makaronu”.

 

Pulsary emitują światło w parach wiązek, które „wystrzeliwują” z nich podobnie jak snopy światła z latarni morskiej. Kiedy gwiazda wiruje, promienie światła na jakiś czas znikają z pola widzenia, po czym pojawiają sie znowu. To właśnie daje wrażenie pulsowania. Dzięki niemu astronomowie mogą obliczyć prędkość obrotu gwiazdy.

Ograniczony okres obrotu

Badacze obserwowali już dziesiątki pulsarów i okazało sie, że okres obrotu żadnej z nich nie przekraczał 12 sekund. – W zasadzie to nieoczekiwane. Powinniśmy obserwować dłuższe okresy – powiedział Pons w rozmowie z portalem space.com. Dłuższy okres wirowania oznaczałby, że gwiazda obraca się wolniej.

Tę sprawę może wyjaśniać właśnie istnienie „nuklearnego makaronu”. Naukowcy doszli do wniosku, że jeśli jądra atomowe wewnątrz gwiazd ułożą się w „makaronowe” formacje, to w takiej materii zwiększa się oporność, przez co elektronom jest trudniej się przez nią przemieszczać. To z kolei powoduje, że pole magnetyczne gwiazd rozprasza się szybciej niż oczekiwano.

Zwykle pulsary spowalniają wirowanie przez emitowanie fal elektromagnetycznych, co powoduje, że gwiazdy tracą moment pędu. Ale jeżeli pole magnetyczne zostaje ograniczone, jak to się dzieje po uformowaniu „nuklearnego makaronu”, nie mogą wyemitować fal elektromagnetycznych wystarczająco silnych, żeby zwolnić wirowanie.

Stłoczone jądra atomowe

Gwiazdy neutronowe powstają, kiedy masywne gwiazdy osiągają koniec swojego cyklu życiowego i nie mają już paliwa do syntezy jądrowej. Takie obiekty wybuchają jako supernowe, a ich rdzenie zapadają się, tworząc małe, zwarte obiekty o gęstości tak dużej, że nie mogą w nich istnieć zwykłe atomy. Zamiast tego protony i elektrony stapiają się ze sobą nawzajem, tworząc neutrony oraz lekkie cząstki zwane neutrinami. Ostatecznym wynikiem tych procesów jest gwiazda neutronowa, o masie zawierającej 90 proc. neutronów.

W skorupach tych gwiazd, które zostały uznane za miliardy razy mocniejsze od stali, normalne jądra atomowe z protonów i neutronów mogą nadal istnieć, choć gęsto spłaszczone. I to jest właśnie miejsce, gdzie pojawiają układy „nuklearnego makaronu”.

W normalnej materii odstępy między jądrami są relatywnie duże, bo dodatnio naładowane jądra atomowe nie lubią być zbyt blisko siebie. – Ale w gwiazdach neutronowych materia jest bardzo ciasno upakowana i jądra są tak blisko siebie, że prawie się stykają – wyjaśnił Pons. – To jest jak gigantyczna ciągłość jąder – dodał. 

Źródło: space.com, tm