กระบวนการขจัดความร้อน ‘วิธีที่คาสิโนเอาเงินออกจากกระเป๋าของนักท่องเที่ยว’ สำหรับดาวนิวตรอนบางดวง วิธีที่เร็วที่สุดในการดับร้อนไม่ใช่การดื่มเครื่องดื่มเย็นจัด แต่ใช้อนุภาคย่อยของอะตอมที่มีน้ำหนักเบาซึ่งเรียกว่านิวตริโน
นักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักฐานที่แน่ชัดครั้งแรกว่าดาวนิวตรอนบางดวง ซึ่งเป็นเศษดาวที่ระเบิดที่ยุบตัวแล้ว สามารถทำให้แกนของพวกมันเย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยการปล่อยนิวตริโน ผลที่ได้เพิ่มเป็นหลักฐานว่านักวิทยาศาสตร์กำลังรวมตัวกันเพื่อทำความเข้าใจสสารที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งถูกบีบอัดลึกเข้าไปในใจกลางของดาวนิวตรอน
หลักฐานใหม่มาจากดาวนิวตรอนที่กลืนวัสดุจากดาวข้างเคียงซ้ำแล้วซ้ำเล่า
นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าดาวนิวตรอนเย็นลงอย่างรวดเร็วหลังอาหาร รังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากดาวนิวตรอนแสดงให้เห็นว่าอัตราการคูลดาวน์ที่รวดเร็วนั้นสอดคล้องกับผลกระทบทางทฤษฎีที่เรียกว่ากระบวนการ Urca โดยตรง ซึ่งนิวตริโนส่งพลังงานออกจากดาวฤกษ์ที่ยุบตัวอย่างรวดเร็ว เอ็ดเวิร์ด บราวน์ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และคณะรายงานในการทบทวนทางกายภาพ เมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม จดหมาย
เป็นที่ทราบกันดีว่าดาวนิวตรอนปล่อยนิวตริโนด้วยกระบวนการที่คล้ายกันซึ่งทำให้ดาวเย็นลงอย่างช้าๆ แต่ก่อนหน้านี้ยังไม่มีหลักฐานชัดเจนว่าจะระบายความร้อนได้เร็วขึ้น ทีมวิเคราะห์การสังเกตการณ์ของดาวนิวตรอนซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 35,000 ปีแสง ขณะที่มันเย็นลงในช่วง 15 ปีระหว่างช่วงการป้อนอาหาร นิวตริโนนำพลังงานออกไปเร็วกว่าอัตราที่พลังงานประมาณ 10 เท่าที่ถูกฉายแสงจากดวงอาทิตย์ หรือเร็วกว่ากระบวนการช้าประมาณ 100 ล้านเท่า บราวน์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนในอีสต์แลนซิงกล่าว
แม้ว่าดาวนิวตรอนบางดวงได้แสดงอาการหนาวสั่นอย่างรวดเร็ว แต่ “นี่เป็นวัตถุแรกที่เราสามารถเห็นดาวนั้นเย็นลงอย่างแข็งขันต่อหน้าต่อตาเรา” James Lattimer นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Stony Brook ในนิวยอร์กกล่าว ที่เกี่ยวข้องกับการวิจัย
กระบวนการโดยตรงของ Urca ซึ่งตั้งชื่อโดยนักฟิสิกส์ George Gamow และMário Schenberg ในทศวรรษที่ 1940 ใช้ชื่อเล่นจากคาสิโน Urca ที่เลิกใช้ไปแล้วในริโอเดจาเนโร “เรื่องตลกที่กระบวนการนี้ขจัดความร้อนออกจากดาวแบบที่คาสิโนเอาเงินออกจากกระเป๋าของนักท่องเที่ยว” บราวน์กล่าว
ในกระบวนการนี้ นิวตรอนในแกนกลางของดาวฤกษ์จะเปลี่ยนเป็นโปรตอนและปล่อยอิเล็กตรอนและแอนตินิวตริโน (คู่ปฏิสสารของนิวตริโน) ในทำนองเดียวกัน โปรตอนจะเปลี่ยนเป็นนิวตรอนและปล่อยแอนติอิเล็กตรอนและนิวตริโนออกมา เนื่องจากนิวตริโนและแอนตินิวตริโนมีปฏิสัมพันธ์กับสสารน้อยมาก พวกมันจึงสามารถหลบหนีแกนกลางและรับพลังงานไปกับพวกมัน “นิวตริโนเป็นขโมย มันดูดพลังงานจากดาวฤกษ์” นักฟิสิกส์ Madappa Prakash จากมหาวิทยาลัยโอไฮโอในเอเธนส์ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว
การสังเกตอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นลึกลงไปในดาวนิวตรอน
ซึ่งแกนกลางของดาวนิวตรอนจะถูกบีบให้มีความหนาแน่นมากเกินกว่าจะทำได้ในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าทฤษฎีที่ง่ายที่สุดจะถือได้ว่าแกนกลางเต็มไปด้วยนิวตรอนและมีโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนน้อยกว่า นักวิทยาศาสตร์ยังได้เสนอว่าดาวที่ยุบตัวอาจประกอบด้วยสถานะแปลก ๆ ของสสารซึ่งประกอบด้วยอนุภาคหายากที่เรียกว่าไฮเปอร์รอนหรือทะเลควาร์กที่ลอยอิสระ , อนุภาคที่ประกอบเป็นโปรตอนและนิวตรอน ( SN: 12/23/17, p. 7 )
กระบวนการ Urca โดยตรงสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโปรตอนในใจกลางของดาวนิวตรอนมีขนาดใหญ่กว่าประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ดังนั้น หากกระบวนการนี้เกิดขึ้น “นั่นบอกเราหลายอย่างแล้ว” นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Wynn Ho จาก Haverford College ในเพนซิลเวเนีย ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว การสังเกตดังกล่าวสามารถขจัดทฤษฎีที่จะทำนายจำนวนโปรตอนที่ต่ำกว่าได้
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุมวลของดาวนิวตรอนได้ ซึ่งจำกัดข้อสรุปที่สามารถวาดได้ แต่ Prakash กล่าว หากวัดมวลของดาวนิวตรอนที่เย็นตัวเร็วเช่นนี้ การแต่งหน้าภายในของดาวนิวตรอนก็อาจถูกตอกย้ำ
Revved-Up Universeนักดาราศาสตร์ตรวจสอบการค้นพบที่กว้างขวาง สัปดาห์หน้า พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกันที่เคารพในนครนิวยอร์กจะเปิดเผยนิทรรศการเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของจักรวาล เมื่อลงจากทางลาดเป็นเกลียว ผู้เยี่ยมชมจะเดินทางผ่านจักรวาลโดยเริ่มต้นจากการเกิดเพลิงไหม้เมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน
มีเพียงไม่กี่คนที่สังเกตเห็นแผ่นโลหะเล็กๆ ที่ทางเข้าแกลเลอรี นับประสาสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ที่สลักอยู่บนนั้น แต่สัญลักษณ์เหล่านี้พูดได้มากมายเกี่ยวกับขนาดและชะตากรรมของจักรวาล—และความรวดเร็วที่นักดาราศาสตร์ได้เข้ามารับหนึ่งในการค้นพบที่แปลกประหลาดที่สุดเท่าที่เคยมีมา
