En què consisteix la Xarxa d'Impuls de la Supernova 1987 A?

1990/01/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Com ja esmentàvem en l'anterior número, en l'últim mes de març J. En Kristia i els seus acompanyants es va informar de la detecció de la radiació emesa per la xarxa de pulsacions que es pot generar com a conseqüència de la supernova 1987A. Els astrofísics no qüestionen la formació de l'estrella de neutrons. Es va mesurar quan va aparèixer la supernova perquè és l'efecte que prediu la teoria que descriu aquesta formació. Per tant, es pensava que la citada observació podria confirmar les prediccions teòriques, però els detalls de la radiació rebuda, lluny d'aclarir les coses, han obert dubtes entre els científics, com tractarem d'explicar-les immediatament.

J. Les observacions realitzades en Kristia i els seus acompanyants es van realitzar el 18 de gener de 1989 i des de llavors no s'ha donat informació de noves deteccions. Encara que potser no és comprensible, la radiació rebuda presenta dues peculiaritats sorprenents: d'una banda, l'alt valor de la velocitat de gir de la xarxa i per un altre, la variació sinusoidal de la freqüència de la radiació.

Quant al primer, cal tenir en compte que, com ja esmentem en l'article anterior, els senyals de polsos indiquen que la velocitat de gir de l'estrella de neutrons és de 2000 (revolucions per segon). La velocitat a aquest nivell difícilment pot acceptar-se dins de la nostra teoria de descriure l'evolució de les pulsacions. Com és sabut, l'estrella de neutrons es forma en produir-se un col·lapse provocat per la força de la gravetat. El 99% dels protons i electrons de la matèria de l'estrella que participa en la contracció es fusionen per a formar neutrons. Llavors, en el camp de la Mecànica Quàntica, l'anomenada pressió degenerada entre neutrons combat la pressió de la gravetat, impedint el col·lapse total

...

Els següents passos ens donen les equacions d'estat de la matèria degenerada. No obstant això, per a entendre el problema que representa la velocitat de gir de 2000, bastarà amb un raonament posterior basat en la conservació del moment angular (L = cm). Quan una estrella d'una massa determinada es contreu per a formar la xarxa, a mesura que el radi disminueix, la velocitat de gir ha d'augmentar perquè L romangui constant. La contracció en el procés de formació de la xarxa és enorme, per la qual cosa augmenta considerablement la velocitat de gir. Com és lògic, aquest procés també té les seves limitacions que limitaran l'increment de la velocitat. Si la força centrífuga superés l'atracció de la gravetat, destruiria l'estrella.

Alguns exemples dels resultats de l'aplicació d'aquest raonament són: El període de gir de la Terra té un límit aproximat de 80 minuts, el del Sol d'aproximadament 4 hores i el nan més blanc, abans de trobar les pulsacions que eren les estrelles més denses, d'uns 10 segons. Com diem, la velocitat de gir de les estrelles de neutrons també té un born superior. Quant a la teoria que tracta de descriure la matèria en condicions tan especials, els investigadors utilitzen diferents equacions d'estat, amb les quals canvia l'alt born. Different equations provide different mass/radi-relations to obtain different velocity.

No obstant això, segons totes les equacions, a major massa menor ràdio i major valor de velocitat. Amb tot això, sembla que per a l'estrella de neutrons n'hi ha prou amb suposar una massa adequada perquè el born superior de la velocitat de gir sigui major que el de 2000. Però per aquest camí trobem un altre límit: el màxim de massa. La massa de les polseres no pot superar un valor, en cas contrari la pressió degenerada no seria suficient per a mantenir la força de la gravetat. És a dir, en lloc de formar la pulred es formaria un forat negre.

Resumint les conclusions a les quals s'ha arribat fins al moment, cal esmentar que només aquells que utilitzen les majors relacionis massa/radio en totes les equacions d'estat admeten una velocitat de gir de 2000 ferits (és a dir, un període de 0,5 mil·lisegons) i, entre ells, les pulsacions de la seva massa molt pròximes al límit de forats negres podrien aconseguir aquesta velocitat. Una altra dada que encara confon una mica més és que les masses màximes que admeten aquestes equacions d'estat especials són inferiors a les que s'han pogut mesurar experimentalment fins avui. Els valors d'aquests últims són aproximadament 1,4 vegades els del Sol.

Anem ara a analitzar la segona singularitat. Com s'ha indicat anteriorment, es tracta de la variació de la freqüència de la radiació que va arribar de la pulsació. Aquest canvi era, a més, gairebé sinusoidal. Per això, podria pensar-se que aquesta periodicitat hagués estat deguda a l'equip amb el qual es van realitzar les observacions, però algunes de les comprovacions realitzades no van confirmar aquesta hipòtesi. Per exemple, en acabar les observacions de la supernova i dirigir el telescopi cap a un altre objecte desapareixia l'efecte. Descartant aquesta opció, és necessari trobar explicacions físiques de la variació de la freqüència de la radiació.

Si el canvi es considera conseqüència de l'efecte Doppler produït per un moviment orbital, la massa de l'astre auxiliar hauria de ser 0,0001 vegades la del Sol (aprox. Júpiter). Malgrat les sessions, aquest cos auxiliar tampoc s'ha vist. El motiu de la no visió, si el cos realment existeix, és l'opacitat del núvol creat per la supernova. A pesar que l'exterior és òpticament transparent al cap d'un any, per a la resta de l'espectre no ocorre el mateix i, per descomptat, l'interior se'ns amaga per complet. Aquest centre és molt més dens, però les turbulències també són molt fortes. En conseqüència, les condicions de transparència són variables i diferents en les diferents regions.

Ara hem de reprendre un altre detall que al principi hem deixat sense aclarir. El 18 de gener de l'any passat es va recollir i el motiu pel qual podem rebre la radiació que estem estudiant s'ha de trobar en una turbulència que va obrir un punt de llum en la direcció de la Terra. Però aquesta hipòtesi, igual que altres problemes que hem esmentat fins ara, ens planteja una nova pregunta: per què no s'ha fet més tard (ha passat un any) un altre focus de llum?

Altres científics, per contra, han tractat de buscar respostes fora dels límits estrictes de la teoria per als problemes que hem discutit més amunt, però ells tampoc ho són. Esmentarem un únic interval que proposa que les radiacions no són produïdes pel gir, sinó per vibracions (canvis de radi). Si fos així, les vibracions quedarien atenuades en pocs dies en acoblar-se amb el gir, que seria la causa de la falta d'informació posterior. Però Q. Wang i els seus col·laboradors, proponents de la idea, no expliquen el mecanisme de generació de vibracions ni com aquestes poden produir polsos.

Com sol ocórrer en tractar temes d'actualitat, en aquesta ocasió potser no hem aclarit els problemes, sinó delimitar preguntes sense resposta.