Új anyagállapotot figyeltek meg egy csillagban

Egy közeli összeomlott csillag sűrű magjának gyors lehűlése közvetlen bizonyítékokkal szolgál egy olyan új anyagállapotra, ami a földi laboratóriumokban előállíthatatlan.

A szóban forgó objektum egy neutroncsillag, melynek magja olyan sűrű, hogy az atommagok protonjai és elektronjai egy neutronoktól hemzsegő levesben egyesülnek. Megfelelő körülmények esetén ezek a neutronok egymással párt alkotva egy olyan kvantum tulajdonságokkal rendelkező anyagot, úgynevezett szuperfolyadékot képeznek, ami súrlódásmentesen áramlik. A laboratóriumokban létrehozott szuperfolyadékok bizarr dolgokat művelnek, például felmásznak az edény falán, vagy akkor is mozdulatlanok maradnak, ha tárolóegységüket megforgatjuk, ezek a jelenségek mint a belső súrlódás megszűnésére utalnak.

Jó ideje gyanítják, hogy a neutroncsillagok magjában elhelyezkedő neutronok is szuperfolyadékká válnak, erről azonban mindeddig semmilyen közvetlen bizonyíték nem állt a tudósok rendelkezésére. Ez 2010-ben megváltozott, amikor Craig Heinke és Wynn Ho asztrofizikusok megvizsgálták a NASA Chandra röntgensugarú obszervatóriumának a Cassiopeia A nevű poros szupernóva maradvány szívében elhelyezkedő 330 éves neutron csillagról begyűjtött méréseit. A mérések alanyául szolgáló csillag 1999-es felfedezése óta 20 százalékot halványodott, ami megközelítőleg 4 százalékos hőmérsékletesésnek felel meg.

"Ez egy elképesztően gyors lehűlés" - vélekedik Dany Page a mexikói Universidad Nacional Autónoma csillagásza, aki munkatársaival kiszámította, hogy ez a gyors lehűlés megmagyarázható, ha a mag neutronjainak egy része szuperfolyékonnyá alakul. Amikor a neutronok az átalakuláshoz párokat alkotnak, neutrínókat bocsátanak ki, amik könnyedén áthaladnak a csillagon, jelentős mennyiségű energiát szállítva magukkal. Page csapatának érvelése szerint ez okozhatja a csillag gyors lehűlését. Eközben a másik csoport, aminek Heinke és Ho is tagja, szintén a neutroncsillag gyors hőmérsékletesésének tulajdonítja a neutron szuperfolyékonyság kezdetét.

Cole Miller, a Maryland Egyetem kutatója meggyőzőnek tartja ezt az érvelést, azonban rámutat, hogy mindkét csillagász csoport rendkívül összetett modellekre alapozza a csillag hőmérsékletének becslését, amit közvetlen mérések helyett a csillag fényességéből állapítanak meg. "Bár én személy szerint úgy vélem, hogy a két csoport megfelelően értelmezi az adatokat, ahhoz nincs elég információnk, hogy ezt teljes bizonyossággal kijelenthessük" - mondta. A neutroncsillag elkövetkező évtizedekben történő nyomon követésével szilárdabb bizonyítékokat szerezhetnek a szuperfolyékonyságról, minél nagyobb része alakul ugyanis a neutronoknak szuperfolyadékká, annál lassabbá válik a csillag lehűlése.

A Földön minimális az esély egy hasonló szuperfolyékony neutronokból álló leves létrehozására. A részecskegyorsítók képesek ugyan sűrű tűzgömbök létrehozására, ezek hőmérséklete viszont túl magas, hogy visszaadja a neutroncsillagok belsejében uralkodó körülményeket. A laboratóriumokban készült szuperfolyadékok általában lehűtött hélium atomokból állnak.