科學家在爆炸恆星中發現超流體存在證據(圖)

2011-02-28 20:30

科學家在爆炸恆星中發現超流體存在證據

據美國太空網站報導，日前，科學家一項betway体育手机网 研究表明，一顆爆炸恆星的超密集內核包含著叫做「超流體(superfluid)」的奇特超導體物質。

通過錢德拉望遠鏡可觀測到仙後座A中子星的溫度驟降，這是首次證實中子星內核存在奇特狀態物質的有力證據。事實上，其內核是由超流體和超導體物質構成的。

兩支研究小組使用美國宇航局錢德拉X射線望遠鏡探測發現仙後座A(Cassiopeia A)出現溫度驟降，仙後座A是一顆超大質量恆星以超新星爆炸結束生命的殘留物形成的中子星。研究人員稱，目前觀測到溫度驟然下降是證實仙後座A中子星內核存在奇特狀態物質的有力證據。

俄羅斯聖彼德堡市約飛(Ioffe)物理實驗室的彼特-施特尼(Peter Shternin)是該研究小組負責人之一，他在一份聲明中稱，通過錢德拉望遠鏡可觀測到仙後座A中子星的溫度驟降，這是首次證實中子星內核存在奇特狀態物質的有力證據。事實上，其內核是由超流體和超導體物質構成的。

超流體和超導體物質是由帶電微粒構成，它們可使電流無阻力流動。

一顆中子星出現異常冷卻

仙後座A是330年前一顆巨大恆星爆炸的殘留體，這顆中子星距離地球11000光年，位於仙後座星系。研究人員在這項betway体育手机网 研究中發現過去10年內該中子星溫度降低4%。

墨西哥國家自治大學的達尼-帕格(Dany Page)是另一項研究小組負責人，他說：「降低的溫度雖然幅度較小，但卻具有顯著的意義。這意味著中子星中發生了不同尋常的變化。」中子星是宇宙中已知最密集的天體，一茶匙的質量相當於60億噸。

研究人員稱，該中子星內核的壓力非常大，多數電子與質子相結合，產生出中子。物理學家形成了詳細的計算機模型從而預測出宇宙物質在這樣高的密度下的表現，其中包括超流體可能形成的反應。

超流態是一種無摩擦狀態，在地球實驗室內建立形成的超流體具有與眾不同的性質。例如：超流體具有向上攀升的特點，它能夠從密封容器中泄漏。

死亡恆星內核的超流體

這兩項betway体育手机网 研究顯示仙後座A快速冷卻是由於該中子星內核超流體物質的形成，這些超流體是在最近100年內形成的。施特尼的betway体育手机网 研究發表在《皇家天文學社會學報月報》期刊上。

研究人員稱，仙後座A的溫度驟降與該理論相符，從而預測一顆中子星在過渡至超流體狀態時經歷著明顯的溫度降低。在溫度驟降時期，超流體接近零質量，叫做中微子的微弱交互微粒大量形成，並攜帶能量逃逸。預計仙後座A溫度降低逐漸趨緩之前未來幾十年內將持續下降。

在地球上，超流態的相關特徵僅出現於極端低溫狀態下，接近絕對零度(零下273攝氏度)。但是中子星的溫度卻可達到近10億華氏度，這是由於微粒通過強大的核作用力發生交互作用，這種作用力結合夸克可產生質子和中子，質子和中子結合在一起可形成原子核。

研究人員稱，到目前為止，這一關鍵性溫度變化顯示存在著較大的不確定性，仙後座A的溫度下降至5億-10億攝氏度。美國俄亥俄州大學的馬達帕-普拉卡什(Madappa Prakash)是帕奇研究小組的成員，他說：「仙後座A是來自宇宙的一件禮物，我們僅是及時地在正確的太空區域發現到一顆非常年輕的中子星。」

揭示中子星之謎

研究人員稱，這項betway体育手机网 研究表明仙後座A超新星殘骸可作為研究原子等級超密集物質特性的最佳測試平臺。同時，這項研究結果對於理解中子星的多樣性具有重要意義，其中包括：震動、磁星噴發以及強大中子星磁場演化。此外，這項betway体育手机网 研究還幫助科學家更好地理解高磁化、旋轉中子星(脈衝星)微弱和突然性的變化。

之前科學家研究過一種叫做「自轉突快(glitches)」的脈衝星變化，發現中子星地殼存在著超流體中子，其密度低於內核。研究人員稱，這項仙後座A的betway体育手机网 研究首次直接證實超流體中子和質子存在於中子星內核。