Το πάλσαρ “Μαύρη Χήρα”

‘Ενα πάλσαρ, γνωστό και ως "Μαύρη Χήρα", κινείται μέσα στον Γαλαξία μας με ταχύτητα σχεδόν ένα εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα. Το κύμα κλονισμού μπροστά από αυτό το πάλσαρ, εξαιτίας αυτής της κίνησης, είναι ορατό στην παρακάτω εικόνα έχοντας σχήμα ημισελήνου και χρώματος πρασινωπό. Η πίεση πίσω από το μέτωπο του κύματος κλονισμού δημιουργεί ένα δεύτερο ωστικό κύμα, που σαρώνει το νέφος των σωματιδίων υψηλής ενέργειας πίσω από το πάλσαρ για να σχηματίσει ένα ‘κουκούλι’.

     Η σύνθετη αυτή εικόνα στις ακτίνες Χ (κόκκινο / λευκό) και στα οπτικά μήκη κύματος (πράσινο / μπλε) μας αποκαλύπτει ένα επίμηκες νέφος υψηλής ενέργειας σωματιδίων που ρέουν πίσω από το ταχύτατα περιστρεφόμενο πάλσαρ, B1957 20 (λευκή σημειακή κουκίδα στο κέντρο σχεδόν της εικόνας).

Το πάλσαρ εκπέμπει μια έντονη ακτινοβολία υψηλής ενέργειας που φαίνεται να καταστρέφει ένα συνοδό του άστρο εξατμίζοντας το. Το πάλσαρ αυτό ανήκει στην κατηγορία των άστρων νετρονίων, που περιστρέφονται εξαιρετικά ταχύτατα, και λέγονται πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η "μαύρη χήρα" θα εξατμίσει το συνοδό άστρο του σε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Αυτά τα αντικείμενα φαίνεται να είναι πολύ παλιά αστέρια νετρονίων που έχουν περίοδο περιστροφής της τάξεως του χιλιοστού του δευτερολέπτου, έλκοντας υλικό από τα αστέρια συνοδούς τους. Η προχωρημένη ηλικία, ο πολύ γρήγορος ρυθμός περιστροφής, καθώς και το σχετικά χαμηλό μαγνητικό πεδίο των πάλσαρ αυτών μας κάνει να τα βάλουμε σε μια ξεχωριστή κατηγορία από τους νεαρά πάλσαρ, όπως το Crab Nebula (Νεφέλωμα του Καρκίνου).

Τα πάλσαρ θεωρούνται από τα πιο παράξενα αντικείμενα που βρέθηκαν στο Σύμπαν. Στις αρχές της δεκαετίας του 1930, ο αστροφυσικός του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνιας Fred Zwicky, ένας μετανάστης από τη Βουλγαρία, εστίασε την προσοχή του σε ένα ερώτημα που από καιρό βασάνιζε τους αστρονόμους: την εμφάνιση τυχαίων, ανεξήγητων φωτεινών σημείων, σαν να ήταν νέα αστέρια.

Αυτό εξηγήθηκε από τον Zwicky ως εξής: αν ένα αστέρι καταρρεύσει και αποκτήσει πυκνότητα παρόμοια με αυτήν που βρίσκουμε στον πυρήνα των ατόμων, το αποτέλεσμα θα είναι ένας αφάνταστα συμπυκνωμένος αστρικός πυρήνας: τα άτομα θα πρέπει να συνθλίβονται τόσο ώστε τα ηλεκτρόνιά τους να βρεθούν μέσα στον πυρήνα του ατόμου, οπότε θα ενωθούν με τα πρωτόνια σχηματίζοντας νετρόνια. Έτσι ο αστρικός πυρήνας θα περιέχει μόνο νετρόνια και τόσο πυκνό που μία μόνο κουταλιά από αυτό το υλικό να ζυγίζει 100 δισεκατομμύρια κιλά. Αλλά υπάρχουν και άλλα, ο Zwicky συμπέρανε ότι με την κατάρρευση του άστρου θα παρέμεναν στο άστρο τεράστιες ποσότητες ενέργειας, που θα οδηγούσαν σε μια τεράστια έκρηξη, η μεγαλύτερη στο γνωστό σύμπαν και γι αυτό ονομάζεται υπερκαινοφανής έκρηξη ή σουπερνόβα.

Τα πιο πολλά αστέρια νετρονίων έχουν απίστευτα μεγάλα μαγνητικά πεδία. Αν αυτά στρέφονται πολύ γρήγορα δημιουργούν τα καταπληκτικής ακρίβειας κοσμικά ρολόγια, εκπέμποντας ραδιοκύματα στο διάστημα, τα ονομαζόμενα πάλσαρ. Τα πάλσαρ μπορούν να εκπέμπουν ραδιοπαλμούς με ακρίβεια καλύτερη ότι ένα μικροδευτερόλεπτο ανά έτος. Ορισμένα δε πάλσαρ παράγουν περισσότερους από 1000 παλμούς ανά δευτερόλεπτο, πράγμα που σημαίνει, όπως αναφέρει ο φυσικός Lawrence Krauss στο Η Φυσική του Star Trek, ότι αν έχουμε ένα αντικείμενο με τη μάζα του ήλιου και με διάμετρο 10 έως 20 km, που περιστρέφεται πάνω από 1000 φορές το δευτερόλεπτο, θα έχει πάνω από το ήμισυ της ταχύτητας του φωτός!

Το διαστημικό παρατηρητήριο Chandra των ακτίνων-Χ είδε στο παρελθόν ότι το πάλσαρ Μαύρη Χήρα – ηλικίας ενός δισεκατομμυρίων ετών – γεννά σωματίδια ύλης και αντιύλης, ακριβώς σαν τα νεαρά πάλσαρ.

Το κλειδί γι αυτό οφείλεται στην ταχύτατη περιστροφή του πάλσαρ – με την κωδική ονομασία B1957+20. Έτσι τα αποτελέσματα του Chandra επιβεβαιώνουν την θεωρία που λέει ότι ακόμα κι ένα άστρο νετρονίων με ένα σχετικά ασθενές μαγνητικό πεδίο, μπορεί να δημιουργήσει ισχυρές ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Αν λοιπόν η περιστροφή του είναι πάρα πολύ γρήγορη, τότε επιταχύνει σωματίδια σε υψηλές ενέργειες οπότε φτιάχνει έτσι τον άνεμο του πάλσαρ (κατ’ αναλογία με τον ηλιακό άνεμο).