211service.com
Pulsarer er gigantiske permanente magneter, siger fysikere
Pulsar er blandt de mest eksotiske ting i universet. Disse objekter er roterende neutronstjerner, der udsender stråling fra deres magnetiske poler. De ser ud til at pulsere, fordi den magnetiske akse ikke er på linje med rotationsaksen, så polen kommer ind og ud af syne, når neutronstjernen roterer.
Men pulsarer er også gåder. Den konventionelle opfattelse er, at deres magnetfelt opstår fra bevægelsen af ladede partikler, mens de roterer. Disse ladede partikler burde opføre sig som en supervæske og bør derfor ende med at blive justeret med rotationsaksen. Det er tydeligvis ikke tilfældet siden.
Hvad mere er, vil disse former for superfluidstrømme sandsynligvis være meget ustabile, hvilket genererer slingre i magnetfeltet. Men pulsarer er kendt for at være utroligt stabile. Hvordan kan det være?
Et andet problem er, hvordan pulsarer ender med magnetfelter, der er så stærke. Den konventionelle opfattelse er, at processen med kollaps under en supernova på en eller anden måde koncentrerer den oprindelige stjernes felt. Men en stjerne mister meget af sit materiale, når den eksploderer som en supernova, og dette fører formentlig også meget af sit magnetfelt væk. Men nogle pulsarer har felter så høje som 10^12 Tesla, langt mere, end det kan forklares med denne proces.
I dag foreslår Johan Hansson og Anna Ponga ved Lulea University of Technology i Sverige en smart vej ud af denne gåde. De påpeger, at der er en anden måde, hvorpå magnetiske felter kan dannes, end bevægelsen af ladede partikler. Denne anden proces er ved at justere de magnetiske felter af kroppens komponenter, hvilket er hvordan ferromagneter dannes.
Deres forslag er, at når en neutronstjerne dannes, bliver neutronens magnetiske momenter justeret, fordi dette er den laveste energikonfiguration af kernekræfterne mellem dem. Når denne justering finder sted, bliver et kraftigt magnetfelt effektivt frosset på plads.
Dette gør neutronstjerner til kæmpe permanente magneter. Hansson og Ponga kalder dem neutromagneter.
En neutromagnet ville være enormt stabil, ligesom en permanent ferromagnet. Feltet ville sandsynligvis flugte med stjernens oprindelige felt, som selvom det er meget svagere, fungerer som et frø, når feltet dannes. Det er væsentligt, at dette ikke behøver at være i samme retning som spinaksen.
Hvad mere er, da neutronstjerner alle har omtrent samme masse, kan Hansson og Ponga beregne den maksimale styrke af de felter, de burde generere. Dette tal viser sig at være omkring 10^12 Tesla, præcis den værdi, der er observeret i felterne med den højeste styrke omkring neutronstjerner.
Det løser straks flere af de fremragende gåder om pulsarer på en bemærkelsesværdig enkel måde.
Teorien er også testbar. Den forudsiger, at neutronstjerner ikke kan have magnetiske felter større end 10^12 Tesla. Så opdagelsen af en neutronstjerne med et stærkere felt ville straks ødelægge den.
Men ideen rejser også nogle spørgsmål i sig selv. Ikke mindst af disse er, om det overhovedet er muligt for neutronmagnetiske momenter at blive justeret på den måde, som Hansson og Ponga foreslår. Pauli-udelukkelsesprincippet ser ved første øjekast ud til at udelukke muligheden for, at neutroner kan justeres på denne måde.
Men Hansson og Ponga peger på laboratorieforsøg, der tyder på, at nukleare spins kan blive bestilt, ligesom ferromagneter. Man bør huske, at kernefysikken ved disse ekstreme omstændigheder og tætheder ikke er kendt på forhånd, så flere uventede egenskaber (såsom neutromagnetisme) kan være gældende, siger de.
Hansson og Ponga er de første til at sige, at deres idé er spekulativ. Hvorom alting er, så har den også en vis elegance og forklaringskraft, der gør den værd at forfølge væsentligt mere detaljeret.
Ref: arxiv.org/abs/1111.3434 : Pulsarer: Kosmiske Permanente 'Neutromagneter'?