NASAのチャンドラX線天文台は、中性子星の中心にある、超流動で奇妙な、摩擦のない物質の状態の最初の直接的な証拠を発見しました。
今日公開された上の画像は、チャンドラからのX線（赤、緑、青）と、超新星で爆発した巨大な星の残骸であるカシオペアAのハッブル（金）からの光学データを示しています。超流動の証拠は、いわゆる中性子星と呼ばれる、残された星の密な中心部で発見されました。挿入図のアーティストのイラストは、中性子星の内部の切り抜きを示しています。密度は、オレンジの地殻から赤いコア、そして最後に超流動体が存在する領域である内側の赤いボールまで増加します。
地球上の実験室で作成された超流動体は、上向きに上昇して気密容器から脱出する能力などの驚くべき特性を示します。超流動体は荷電粒子でできている場合、超伝導体でもあり、抵抗なく電流を流すことができます。地球上のそのような材料は、磁気共鳴画像法[MRI]に使用される超伝導磁石の製造など、広範囲にわたる技術的用途を持っています。
2つの独立した研究チームがチャンドラデータを使用して、中性子星の内部に超流動および超伝導物質が含まれていることを示しています。結論は、既知の最高密度で物質の核相互作用を理解する上で重要な意味を持つ結論です。チームはジャーナルで個別に研究を発表します 王立天文学会の手紙の月次通知 そして 物理的レビューレター.
Cas A（RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58°49 ′03.00）は約11,000光年離れています。その星は地球の時間枠で約330年前に爆発しました。中性子星のチャンドラ観測のシーケンスは、現在コンパクトなオブジェクトが10年間で約4パーセント冷却されたことを示しています。
2つのチームの1つを率いるメキシコ国立自治大学のダニーペイジ氏は、「この温度低下は、小さいように聞こえますが、実に劇的で驚くべきものでした」と語りました。 「これは、この中性子星の中で異常なことが起こっていることを意味します。」
中性子星には、直接観測できる最も密度の高い既知の物質が含まれています。中性子星の材料の小さじ1杯は60億トンの重さがあります。星の中心部の圧力が非常に高いため、荷電粒子、電子、陽子のほとんどが融合し、その結果、主に中性子で構成される星ができます。
新しい結果は、星のコアに残っている陽子が超流動状態にあり、電荷を運ぶため、超伝導体も形成していることを強く示唆しています。
どちらのチームも、Cas Aの急速な冷却は、地球から見て過去約100年以内に中性子星のコアに中性子超流動体が形成されることによって説明されることを示しています。急速な冷却は数十年続くと予想され、その後、減速します。
「Cas Aは宇宙からの贈り物である可能性があることがわかりました。なぜなら、適切な時点で非常に若い中性子星を捕らえなければならないからです」と、ページの共著者であるオハイオ大学のMadappa Prakash氏は述べています。 「時々、少しの幸運が科学で長い道のりを行くことができます。」
地球上の物質の超流動の始まりは、絶対零度に近い非常に低い温度で発生しますが、中性子星では、摂氏10億度近くの温度で発生する可能性があります。これまで、この臨界温度の推定には非常に大きな不確実性がありました。この新しい研究は、臨界温度を5億から10億未満の範囲に制限しています。
Cas Aにより、研究者は、原子以下の粒子に結合する強い核力が超高密度物質でどのように振る舞うかのモデルをテストできます。これらの結果は、「グリッチ」、中性子星の歳差運動と脈動、マグネターバースト、中性子星磁場の進化など、中性子星のさまざまな動作を理解するためにも重要です。
出典：Royal Astronomical SocietyおよびHarvardのプレスリリース。 NASAのチャンドラページで追加のマルチメディアをご覧ください。 MNRAS そして Phys。レターズ牧師.
