În imagine: Cassiopeia A - rămășițele unei supernove în constelația Cassiopeia
Un nou studiu arată că stelele neutronice ar putea să ne ofere informaţii despre materia întunecată, acestea reprezentând adevărate detectoare de materie întunecată, acumulând în interior această materie stranie.
Materia întunecată
Universul ar fi alcătuit în mare parte dintr-o materie de natură necunoscută: aşa-numita materie întunecată, care exercită atracție gravitaţională asupra materiei normale, precum stelele şi galaxiile. Materia întunecată nu interacţionează (decât eventual extrem de slab) cu materia normală și nu poate fi observată direct.
Stelele de exemplu, mai ales cele din periferia galaxiilor, simt această atracție gravitaţională ca o forţă suplimentară faţă de cea datorată materiei vizibile şi au o viteză de rotaţie în jurul centrului galactic mai mare (cel puţin asta este explicaţia noastră în prezent a acestor viteze), exact aşa cum observăm.
Materia întunecată reprezintă un mare mister: din ce este compusă? Fizicienii cred că este alcătuită din particule încă nedescoperite, care interacţionează cu celelalte pe care le cunoaştem prin forţa gravitaţională şi poate prin noi forţe, nedescoperite în prezent: poate fotonul „întunecat”, poate alte forţe...
Cum căutam materia întunecată?
Sunt mai multe proiecte în derulare care încearcă să descopere materia întunecată, adică particule ale acesteia la acceleratoare de particule şi în laboratoare subterane. La acceleratoare se încearcă prin ciocniri la energii foarte mari să se genereze materie întunecată. În laboratoarele subterane, pe de altă parte, se caută semnale ale interacţiunii particulelor de materie întunecată care ajung din depărtările universului şi interacţionează cu detectoarele noastre.
Până în prezent însă nu au fost descoperite semnale clare ale acestei materii. În acest context un nou studiu, publicat în revista Physical Review Letters, arată că stelele neutronice ar putea reprezenta detectoarele ideale de materie întunecată.
Stelele neutronice, posibile detectoare și colectoare de materie întunecată
Stelele neutronice iau naştere atunci când stele cu masă mai mare decât a Soarelui, de 10-20 de ori mai mare, ajunse la finalul vieţii şi (mai întâi) formează o supernovă.
Mare parte a materiei stelei este împrăştiată în univers în urma acestui eveniment; ce rămâne însă dă naştere unei stele neutronice. O stea de neutroni are o masă cam de două ori mai mare că a Soarelui, însă o rază de doar circa 10 km! Este deci un obiect extrem de dens. Densitatea este atât de mare, încât dacă am avea noi, oamenii, aceasta densitate toată omenirea ar încăpea într-un… degetar!
Atracţia gravitaţională exercitată de o asemenea stea este foarte mare şi în aceste condiţii o stea neutronică ar atrage şi materia întunecată, acumulând-o în interior. Steaua neutronică ar atrage din ce în ce mai multă materie întunecată, particulele acesteia interacţionând cu cele ale stelei (neutroni), ceea ce ar duce în timp la încălzirea stelei de neutroni.
Pe măsură ce se acumulează din ce în ce mai multă materie întunecată în steaua neutronică, aceasta depăşeşte limita de stabilitate şi se transformă într-o gaură neagră.
Evident, nu ştim dacă aşa stau lucrurile, însă dacă materia întunecată există, este foarte probabil să se întâmple aceste procese. În articolul menționat mai sus sunt efectuate calcule în această direcţie, calcule care arătă că materia întunecată ar putea fi prinsă în capcana reprezentată de stelele de neutroni.
Noile observaţii astronomice ar putea studia fenomenul
Noile observaţii astronomice ale stelelor de neutroni, cu precizie din ce în ce mai bună, ar putea să ne furnizeze date utile cu privire la acest fenomen.
Evident, fizică implicată depinde mult de masa particulelor de materie întunecată, necunoscută în prezent. Ar fi totuşi posibil ca în viitor observaţii ale stelelor de neutroni să ne ajute nu doar să înţelegem cum se comportă materia normală la densităţi atât de mari, cât şi dacă în inima unei stele de neutroni s-ar putea găsi o parte formată din materie întunecată, captată de gravitaţia intensă a stelei de neutroni.
• Despre stelele neutronice citiți și:
· Ce este o stea neutronică? Povestea celui mai exotic obiect cosmic...
· Călătorie în interiorul unei stele neutronice [video]
· Care este masa limită a stelelor neutronice
