211service.com
Pulsary to gigantyczne magnesy trwałe, mówią fizycy
Pulsar to jedna z najbardziej egzotycznych rzeczy we Wszechświecie. Obiekty te to obracające się gwiazdy neutronowe emitujące promieniowanie ze swoich biegunów magnetycznych. Wydaje się, że pulsują, ponieważ oś magnetyczna nie jest wyrównana z osią obrotu, więc biegun pojawia się i znika z pola widzenia, gdy gwiazda neutronowa się obraca.
Ale pulsary to także zagadki. Konwencjonalny pogląd jest taki, że ich pole magnetyczne powstaje w wyniku ruchu naładowanych cząstek podczas ich rotacji. Te naładowane cząstki powinny zachowywać się jak nadciek i dlatego powinny zostać ustawione w jednej linii z osią obrotu. Od tego czasu wyraźnie tak nie jest.
Co więcej, tego rodzaju prądy nadciekłe są prawdopodobnie bardzo niestabilne, generując kołysanie w polu magnetycznym. Ale pulsary są dobrze znane z tego, że są zdumiewająco stabilne. Jak to może być?
Innym problemem jest to, w jaki sposób pulsary kończą z tak silnymi polami magnetycznymi. Konwencjonalny pogląd jest taki, że proces zapadania się podczas supernowej w jakiś sposób koncentruje pole pierwotnej gwiazdy. Jednak gwiazda traci znaczną część swojej materii, gdy eksploduje jako supernowa, co prawdopodobnie zabiera również znaczną część jej pola magnetycznego. Ale niektóre pulsary mają pola tak wysokie, jak 10^12 Tesli, znacznie więcej, niż można to wytłumaczyć tym procesem.
Dzisiaj Johan Hansson i Anna Ponga z Lulea University of Technology w Szwecji proponują sprytne wyjście z tej zagadki. Wskazują, że istnieje inny sposób formowania się pól magnetycznych niż ruch naładowanych cząstek. Ten drugi proces polega na wyrównaniu pól magnetycznych składników ciała, w ten sposób powstają ferromagnetyki.
Ich sugestia jest taka, że kiedy formuje się gwiazda neutronowa, neutronowe momenty magnetyczne zostają wyrównane, ponieważ jest to konfiguracja o najniższej energii sił jądrowych między nimi. Kiedy to wyrównanie ma miejsce, silne pole magnetyczne zostaje skutecznie zamrożone w miejscu.
To sprawia, że gwiazdy neutronowe są gigantycznymi magnesami trwałymi. Hansson i Ponga nazywają je neutromagnesami.
Neutromagnes byłby niezwykle stabilny, podobnie jak trwały ferromagnes. Pole prawdopodobnie wyrównałoby się z pierwotnym polem gwiazdy, które choć znacznie słabsze, działa jak ziarno, gdy pole się uformuje. Co ważne, nie musi to być w tym samym kierunku co oś obrotu.
Co więcej, ponieważ wszystkie gwiazdy neutronowe mają taką samą masę, Hansson i Ponga mogą obliczyć maksymalną siłę pól, które powinni wygenerować. Ta liczba okazuje się wynosić około 10^12 tesli, dokładnie tyle samo, ile obserwuje się w polach o największej sile wokół gwiazd neutronowych.
To natychmiast rozwiązuje kilka zagadek dotyczących pulsarów w niezwykle prosty sposób.
Teoria też jest testowalna. Przewiduje, że gwiazdy neutronowe nie mogą mieć pól magnetycznych większych niż 10^12 Tesli. Tak więc odkrycie gwiazdy neutronowej o silniejszym polu natychmiast ją zniszczy.
Ale pomysł rodzi również kilka własnych pytań. Nie mniej ważne jest to, czy możliwe jest wyrównanie momentów magnetycznych neutronów w sposób, w jaki sugerują Hansson i Ponga. Zasada wykluczania Pauliego na pierwszy rzut oka wydaje się wykluczać możliwość takiego ustawienia neutronów.
Ale Hansson i Ponga wskazują na eksperymenty laboratoryjne, które sugerują, że spiny jądrowe mogą być uporządkowane, jak ferromagnesy. Należy pamiętać, że fizyka jądrowa w tych ekstremalnych warunkach i gęstościach nie jest znana a priori, więc może mieć zastosowanie kilka nieoczekiwanych właściwości (takich jak neutromagnetyzm), mówią.
Hansson i Ponga jako pierwsi powiedzieli, że ich pomysł jest spekulacyjny. Tak czy inaczej, ma również pewną elegancję i moc wyjaśniającą, która sprawia, że warto go omówić znacznie bardziej szczegółowo.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1111.3434 : Pulsary: kosmiczne, trwałe „neutromagnesy”?