Είναι 10 εκατομμύρια φορές φωτεινότερα από τον Ήλιο και παραβιάζουν νόμο της Φυσικής

Παρατηρήσεις με διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA επιβεβαιώνουν ότι μια κατηγορία παράξενων σωμάτων, γνωστών ως «υπερφωτεινές πηγές ακτίνων Χ», ή ULX, δείχνουν να παραβιάζουν το λεγόμενο όριο του Έντινγκτον, το οποίο καθορίζει τη μέγιστη δυνατή φωτεινότητα ενός σώματος συγκεκριμένης μάζας.

Η θεωρία λέει ότι ένα αντικείμενο που σπάει το όριο του Έντιγκτον πρέπει αναγκαστικά να διαλύεται σε κομμάτια. Κι όμως, τα ULX «συχνά υπερβαίνουν αυτό το όριο κατά 100 με 500 φορές και αφήνουν τους επιστήμονες να απορούν» λέει η NASA σε ανακοίνωσή της.

Νέες παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο NuStar της NASA, σχεδιασμένο να βλέπει στο φάσμα των ακτίνων Χ, επιβεβαιώνουν ότι ένα τέτοιο υπέρλαμπρο τέρας, με την ονομασία M82 X-2, είναι σίγουρα πιο φωτεινό από ό,τι θα έπρεπε.

Η εξήγηση πιθανότατα σχετίζεται με το μαγνητικό πεδίο των ULX, ωστόσο η πειραματική επιβεβαίωση αυτής της θεωρίας είναι αδύνατη, δεδομένου ότι τα μαγνητικά πεδία αυτών των σωμάτων είναι δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από τους πιο δυνατούς μαγνήτες που έχουν κατασκευαστεί ως σήμερα.

Φως εναντίον βαρύτητας

Το όριο του Έντιγκτον προκύπτει από το γεγονός ότι το φως δεν έχει μεν μάζα αλλά παρόλα αυτά ασκεί πίεση στα αντικείμενα πάνω στα οποία πέφτει.

Η εσωτερική ακτινοβολία ενός άστρου, για παράδειγμα, σπρώχνει προς τα έξω το υλικό του άστρου, το οποίο όμως συγκρατείται στη θέση του λόγω της βαρύτητας. Αν όμως η ακτινοβολία ξεπεράσει το όριο του Έντιγκτον, η δύναμη της βαρύτητας δεν επαρκεί και το αστρικό υλικό απλά εκτοξεύεται στο Διάστημα λόγω της πίεσης του φωτός.

Όπως όλα τα ULX που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, το M82 X-2 πιστεύεται ότι είναι ένα άστρο νετρονίων, κατάλοιπο ενός μεγάλου άστρου που εξάντλησε τα πυρηνικά του καύσιμα και εξερράγη σε σουπερνόβα. Αυτό που απομένει είναι μια σφαίρα με διάμετρο λίγων χιλιομέτρων, η οποία όμως έχει μάζα μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου.

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός ULX να απορροφά δύο ποτάμια αερίου. Η ακραία φωτεινότητα αυτών των σωμάτων πιθανότατα σχετίζεται με το μαγνητικό πεδίο τους, το οποίο απεικονίζεται με τις πράσινες γραμμές (NASA/JPL-Caltech)

Λόγω της ακραίας πυκνότητάς τους, η βαρυτική έλξη στην επιφάνεια των άστρων νετρονίων είναι περίπου 100 τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερη από τη δύναμη της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης.

Κι αυτό σημαίνει πως οποιοδήποτε αντικείμενο έχει την ατυχία να πλησιάσει ένα τέτοιο αστρικό ζόμπι αναπτύσσει ταχύτητα εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα και εκρήγνυται όταν τελικά πέσει στην επιφάνειά του.

«Μια καραμέλα που πέφτει στην επιφάνεια ενός άστρου νετρονίων θα χτυπούσε με την ενέργεια χιλίων βομβών υδρογόνου» λέει η ανακοίνωση της NASA.

Οι εκρήξεις αυτές είναι η πηγή της ακραίας ακτινοβολίας των ULX. Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο The Astrophysical Journal, υπολογίζει ότι το M82 X-2 λειτουργεί ως «κοσμικό παράσιτο» και κλέβει από το γειτονικό του άστρο 9 δισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια τόνους υλικού κάθε χρόνο –ποσότητα που αντιστοιχεί σε μιάμιση φορά τη μάζα της Γης.

Όταν όλη αυτή η μάζα σκάει πάνω στην επιφάνεια του άστρου νετρονίων, η ενέργεια που εκπέμπεται πράγματι δείχνει να υπερβαίνει το όριο του Έντινγκτον, αναφέρει η διεθνής ομάδα που υπογράφει τη μελέτη.

Μαγνητικό πεδίο

Οι ερευνητές πάντως δεν πιστεύουν ότι το M82 X-2 καταρρίπτει στα αλήθεια κάποιο νόμο της φυσικής. Υποψιάζονται αντίθετα ότι κάποιος άγνωστος ως σήμερα μηχανισμός επιτρέπει την εκπομπή αυτής της ακραίας ακτινοβολίας χωρίς να παραβιάζεται το όριο του Έντινγκτον.

Μια εξήγηση που έχει προταθεί είναι ότι το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του άστρου νετρονίων συγκεντρώνει όλη την ακτινοβολία σε μια στενή δέσμη. Αν αυτή η δέσμη τυχαίνει να στοχεύει απευθείας στη Γη, δημιουργεί ένα είδος οφθαλμαπάτης που μοιάζει να υπερβαίνει το όριο.

Μια δεύτερη εξήγηση, την οποία θεωρούν επικρατέστερη οι συντάκτες της μελέτης, είναι ότι το μαγνητικό πεδίο του άστρου νετρονίων είναι τόσο ισχυρό ώστε παραμορφώνει τα άτομα και τους δίνει μακρόστενο σχήμα. Αυτό θα μείωνε την ικανότητα της ακτινοβολίας να σπρώχνει τα άτομα και θα επέτρεπε στο άστρο νετρονίων να συγκρατεί το σχήμα του παρόλο που γίνεται όλο και φωτεινότερο.

Η εξήγηση αυτή είναι μεν ευλογοφανής, ωστόσο η οριστική απάντηση στο μυστήριο δεν αναμένεται πριν συγκεντρωθούν περισσότερες παρατηρήσεις, δεδομένου ότι η πειραματική επιβεβαίωση είναι αδύνατη.

Η νέα μελέτη «μας επιτρέπει να δούμε τις επιδράσεις αυτά των απίστευτα ισχυρών μαγνητικών πεδίων, τα οποία δεν θα μπορούσαμε ποτέ να αναπαράγουμε στη Γη με τη σημερινή τεχνολογία» είπε ο Ματέο Μπατσέρι του ιταλικού Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

Κεντρική φωτογραφία από creisinger via vista.create