Mõned neutronid võivad olla kuubikujulised

 (11)
livedelik ja ülijuhid jahtuva neutrontähe tuumas avardavad arusaamu füüsikast ja astronoomiast
livedelik ja ülijuhid jahtuva neutrontähe tuumas avardavad arusaamu füüsikast ja astronoomiast

Neutronid ja prootonid võivad Maal olla sfäärilised, kuid kaks füüsikut Hispaaniast ja Saksamaalt on välja pakkunud uue idee. Kui neid aatomisiseseid osakesi pressida kokku piisava survega, võivad nad end vormida kuubikujulisteks kujunditeks.

Ehkki seesugustest kuupjatest neutronitest pole veel suudetud koguda tõendeid, võib eelmisel aastal avastatud ennenägematult raske neutrontäht potentsiaalselt sisaldada neid ebatavalise kujuga osakesi. Uurimuse aluseks olnud kõnealune täht on kahekordse Päikese massiga pulsar – pöörlev neutrontäht.

Neutrontähed tekivad, kui täht plahvatab supernoovas, heites ära enamuse oma ainest. Ülejäänud 80–90% tähe massist, aga variseb surve mõjul iseendasse kokku. Kui see allesjäänud täht omab 2,5 korda suuremat massi kui Päikesel, variseb see täielikult kokku, moodustades musta augu. Kergemad tähed aga stabiliseeruvad, surudes Päikese massist 1,3–2 korda suurema massi linnasuurusesse, vaid 11–12 kilomeetrise raadiusega sfääri. Need tähed on nii tihedad, et gravitatsiooniline rõhk sunnib aatomites olevaid elektrone ühinema prootonitega ning moodustuvad neutronid. Tähe sisemus koosneb lõpuks peaaegu täielikult neutronitest – sellest ka nimetus neutrontäht, kirjutab PhysicsWorld.com Fyysika.ee vahendusel.

Teadlased Felipe Llanes-Estrada ja Gaspar Moreno Navarro väidavad, et juhul, kui sisemine rõhk on piisavalt kõrge, võib juhtuda, et neutronid pressitakse kokku kuupideks. Nad võivad siis olla tihedamalt kokku pakitud, mis vähendab koguruumala umbes 24 protsendi võrra. ,,See meenutab kastidesse kuhjatud apelsine – alumised apelsinid on pealpool olevate massi tõttu veidi moondunud,” sõnas Llanes-Estrada.

Kuupjas liikumine

Kahe füüsiku arvutuste kohaselt võivad neutronid muutuda täielikult kuubikujulisteks tihedusel 1015 grammi kuupsentimeetri kohta. See on võrdeline energiatihedusega 500 megaelektronvolti kuupfemtomeetri kohta (10–15 meetrit) (MeV/fm3). Enamiku neutrontähtede tuumade tihedus on sellest väärtusest veidi väiksemad, kuid uue, eelmisel aastal avastatud raske pulsari tuumapiirkonnas ületab tihedus ühe või kahe teguri võrra eelmainitud väärtust. Seetõttu võib Llanes-Estrada sõnul neutrontäht potentsiaalselt sisaldada kuupjaid neutrone.

Pulsari avastamine tuli astronoomidele üllatusena, sest eelnevalt ei arvatud, et neutrontähed võivad nii suured olla. Siiski võivad isegi tavalised neutrontähed sisaldada osaliselt kuupjaid neutroneid, alates energiatihedusest väärtusega 140 MeV/fm3. Teadlase Paul Demoresti sõnul võimaldaks lisanduv kokkusurutavus rasketes neutrontähtedes suuremat tihedust. See aga alandaks maksimaalset lubatud neutrontähe massi.

Llanes-Estrada tunnistab probleemi, et tiheduse tõus muudaks uue pulsari mustaks auguks, kui poleks seda väljapoole suruvat jõudu. Ta pakkus välja, et vähemõistetud vastastikmõju neutronide vahel võib olla piisavalt tugevaks gravitatsioonivastaseks jõuks, mis võib ära hoida tähe kokkukukkumise.

Kuubiks muutumine

Teadlane Kai Hebeler tõi aga simulatsiooni kohta välja ettevaatust nõudva aspekti. Selle asemel, et detailselt välja selgitada neutronites olevate kvarkide ja glüüonite keerulist vastastikmõju, mudeldatakse uurimuses tema sõnul neutronit, mis sisaldab ainult kvarke. Ehkki hinnang toob esile piirangu, tunnistab Hebler selle mudeli põhjendatavust. Neutrontähe sisemuse ekstreemne keskkond võiks põhjustada neutronite kvantmehaaniliste identiteetide ühtesulamise, seega arutleb Hebler, kas nende geomeetrilise kuju identifitseerimine on oluline. Sellegipoolest tunnistab ta, et ei saa võtta probleemi kohta kindlat seisukohta.

Uurijatel on paar ideed, kuidas astronoomid võiksid otsida tõendeid kuupjatest neutronidest uues pulsaris. Kui mõned neutrontähe segmendid, mis on stabiliseerunud kristallilisteks kuupvõredeks, on arvatust jäigemad, võivad täheseismoloogid otsida tähes värinaid. Nende mõjul võivad tekkida lained, mis läbivad tahkeid aineid ja mitte vedelikke. Teine võimalus baseerub tõsiasjal, et vahel aeglustub või kiirendab neutrontäht järsult pöörlemist. Seda nimetatakse ,,tõrkeks” (ingl. k. glitch) Uurijate sõnul võivad seesugused tõrked viidata muutusele tähe erinevate kihtide vastastikmõjus. See võib vihjata neutronite muutumisele kuubikujuliseks või kuupjast sfääriliseks, kui see toimub raskes pulsaris.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!

Kasutad reklaamiblokeerijat.

Sisu mugavamaks tarbimiseks
telli Delfi Kogupakett või reklaamivaba pakett.

Kogupakett
1€ / kuus*
Sisaldab 11 Eesti tippväljaande tasulist sisu, vähem bännerreklaame, saad jagada kuni 4 kasutajaga.
* Esimene kuu 1 €, edasi 9,99 €
Reklaamivaba pakett
2,99€ / kuus
Saad lugeda tasuta sisu ilma bännerreklaamideta. Ei sisalda tasulise sisu lugemisõigust.
 
Lisan erandi. Vaata AdBlock juhist siit
ja AdBlock Plus juhist siit.
Mõistame, et käid meie juures uudiseid lugemas, mitte reklaame vaatamas. Reklaamidest sõltub meie sissetulek ja see võimaldab meil pakkuda sulle soodsalt head ajakirjandust.