Stelele neutronice – fabrici de „paste făinoase” nucleare

În aceste stele, nucleele atomilor se îngrămădesc atât de strâns, încât ajung să se aranjeze în forme ce amintesc de pastele făinoase: unele sub forma unor foi plate, ca lasagna, iar altele în spirale, precum fusili. Aceste formaţiuni, după cât se pare, sunt responsabile de limitarea vitezei maxime cu care se rotesc aceste stele.

Aceste condiţii se întâlnesc doar în interiorul stelelor neutronice, cele mai dense obiecte din Univers, după găurile negre”, spune astronomul José Pons, de la Universitatea din Alicante, Spania.

Această nouă stare a materiei a fost propusă de specialiştii în fizică teoretică în urmă cu ani buni, dar nu a fost niciodată verificată experimental.

Acum Pons şi colegii săi au utilizat vitezele de rotaţie ale unui tip de stele neutronice, numite pulsari, pentru a furniza prima dovadă a existenţei pastelor nucleare.

Pulsarii emit lumină sub forma unei perechi de fascicule (ca razele unui far), iar odată cu rotirea pulsarilor, fasciculele se rotesc şi ele, apărând şi dispărând din câmpul de observaţie al instrumentelor, făcând astfel ca steua să pară că „pulsează” şi permiţând astronomilor să calculeze viteza cu care se roteşte.

Cercetătorii au observat zeci de pulsari, dar nu au descoperit niciodată vreunul cu o rotaţie mai lungă de 12 secunde. O rotaţie mai lungă ar însemna că steaua se roteşte mai lent.

Dar absenţa pulsarilor cu rotaţii mai lente ar putea fi explicată cu ajutorul pastelor nucleare. Cercetătorii şi-au dat seama că dacă nucleele din interiorul stelelor se reorganizează sub forma “pastelor”, acest lucru va mări rezistivitatea electrică a stelei, astfel încât electronilor le va fi mai greu să treacă prin materia din care e alcătuită steaua. Din cauza acestui fenomen, câmpul magnetic al stelelor se va disipa mult mai repede decât ar fi de aşteptat. În mod normal, pulsarii îşi încetinesc rotirea emiţând unde electromagnetice, care fac ca momentul cinetic al stelei să descrească.

Dar, dacă câmpul magnetic al stelei este deja limitat, aşa cum se întâmplă când se formează “pastele nucleare”, atunci steaua nu mai poate emite unde electromagnetice atât de puternice, deci nu îşi mai poate încetini rotirea.

Astronomii au reuşit astfel să stabilească o legătură între efectele astronomice observate şi presupunerile teoretice, aducând în acest fel argumente pentru existenţa acestei noi stări a materiei. Rezultatele cercetătorilor au fost publicate în Nature Physics.

Stelele neutronice se formează atunci când stelele masive ajunge la sfârşitul existenţei lor şi rămân fără “combustibil” care să întreţină reacţiile fuziune nucleară. Aceste stele explodează, devenind supernove, iar nucleele lor se condensează, devenind nişte corpuri mici şi foarte dense.

De fapt, sunt atât de dense, încât în ele atomii nici nu mai pot exista în starea lor normală. Protonii şi electronii “se topesc” unii în alţii, producând neutroni şi particule uşoare, numite neutrini. Rezultatul final este o stea neutronică, a cărei masă este alcătuită, în proporţie de 90%, din neutroni.

În învelişul acestor stele, care, se estimează, ar fi de miliarde de ori mai rezistent decât oţelul, nucleele atomice normale, alcătuite din protoni şi neutroni, încă mai pot să existe – deşi foarte dens aglomerate – şi aici iau naştere aceste noi formaţiuni – “pastele nucleare”.

În materia obişnuită, nucleele să găsesc la distanţe foarte mari unul de altul (desigur, mari la scara distanţelor atomice), deoarece, fiind încărcate pozitiv, se resping între ele.

Dar în stelele neutronice, spune Pons, materia este foarte “îndesată”, iar nucleele sunt atât de apropiate unul de altul, încât aproape că se pot atinge. “Este ca un unic nucleu uriaş, enorm, un continuum uriaş.”

Sursa: space.com / Credit foto: Universitatea din Alicante