Enkele van de meest bizarre verschijnselen in het universum zijn neutronensterren. Neutronensterren zenden intense straling uit vanaf hun magnetische polen, en wanneer een neutronenster zo is uitgelijnd dat deze "stralingsbundels" in de richting van de aarde wijzen, kunnen we de pulsen detecteren en naar de neutronenster verwijzen als een pulsar.
Wat tot nu toe een mysterie was, is hoe precies de magnetische velden van pulsars zich vormen en gedragen. Onderzoekers waren van mening dat de magnetische velden ontstaan door de rotatie van geladen deeltjes en als zodanig zouden moeten uitlijnen met de rotatieas van de neutronenster. Op basis van observationele gegevens weten onderzoekers dat dit niet het geval is.
Om dit mysterie te ontrafelen, hebben Johan Hansson en Anna Ponga (Lulea University of Technology, Zweden) een paper geschreven waarin een nieuwe theorie wordt geschetst over hoe de magnetische velden van neutronensterren ontstaan. Hansson en Ponga theoretiseren dat niet alleen de beweging van geladen deeltjes een magnetisch veld kan vormen, maar ook de uitlijning van de magnetische velden van componenten waaruit de neutronenster bestaat - vergelijkbaar met het proces van het vormen van ferromagneten.
Als ze ingaan op de fysica van Hansson en Ponga's paper, suggereren ze dat wanneer een neutronenster wordt gevormd, neutronen magnetische momenten op één lijn komen te liggen. Aangenomen wordt dat de uitlijning plaatsvindt omdat het de laagste energieconfiguratie van de atoomkrachten is. Zodra de uitlijning plaatsvindt, wordt het magnetische veld van een neutronenster in feite vergrendeld. Dit fenomeen maakt van een neutronenster in wezen een gigantische permanente magneet, iets wat Hansson en Ponga een 'neutromagneet' noemen.
Net als zijn kleinere neefjes met permanente magneten, zou een neutromagneet extreem stabiel zijn. Aangenomen wordt dat het magnetische veld van een neutromagneet is uitgelijnd met het oorspronkelijke magnetische veld van de 'moederster', dat als katalysator lijkt te werken. Wat nog interessanter is, is dat het originele magnetische veld niet in dezelfde richting hoeft te zijn als de spin-as.
Nog een interessant feit is dat met alle neutronensterren die bijna dezelfde massa hebben, Hansson en Ponga de sterkte kunnen berekenen van de magnetische velden die de neutromagneten zouden moeten genereren. Op basis van hun berekeningen is de sterkte ongeveer 1012 Tesla's - bijna precies de waargenomen waarde die is gedetecteerd rond de meest intense magnetische velden rond neutronensterren. De berekeningen van het team lijken verschillende onopgeloste problemen met pulsars op te lossen.
De theorie van Hansson en Ponga is eenvoudig te testen, omdat ze stellen dat de magnetische veldsterkte van neutronensterren niet groter mag zijn dan 1012 Tesla's. Als er een neutronenster zou worden ontdekt met een sterker magnetisch veld dan 1012 Tesla's, de theorie van het team zou onjuist blijken te zijn.
Vanwege het uitsluitingsprincipe van Pauli, waarbij neutronen mogelijk niet worden uitgelijnd op de manier die wordt beschreven in Hansson en Ponga's artikel, zijn er enkele vragen over de theorie van het team. Hansson en Ponga wijzen op uitgevoerde experimenten die suggereren dat nucleaire spins geordend kunnen worden, zoals ferromagneten, en zeggen: “Men moet onthouden dat de kernfysica onder deze extreme omstandigheden en dichtheden a priori niet bekend is, dus er kunnen verschillende onverwachte eigenschappen van toepassing zijn , ”
Hoewel Hansson en Ponga het er gemakkelijk over eens zijn dat hun theorieën puur speculatief zijn, vinden ze dat hun theorie de moeite waard is om nader te onderzoeken.
Als je meer wilt weten, kun je het volledige wetenschappelijke artikel van Hansson & Pong lezen op: http://arxiv.org/pdf/1111.3434v1
Bron: Pulsars: Cosmic Permanent ‘Neutromagnets’ (Hansson & Pong)
