Το Μαγνητικό Πεδίο των Αστεριών Νετρονίων
Τα αστέρια νετρονίων είναι πιθανά τελικά κατάλοιπα της αστρικής εξέλιξης και σχηματίζονται μετά την βαρυτική κατάρρευση ενός αστεριού μετά από μια έκρηξη υπερκαινοφανούς. Η ακτίνα των αστεριών νετρονίων είναι περίπου 10 km και η μάζα τους μεταξύ 1.4 έως 2.1 Ηλιακές μάζες. Τα αστέρια νετρονίων φιλοξενούν τα ισχυρότερα μαγνητικά πεδία που γνωρίζουμε στο Σύμπαν ξεπερνώντας τα 1015 G, πολλές τάξεις μεγέθους πάνω από οποιοδήποτε μαγνητικό πεδίο που έχει δημιουργηθεί στην Γη ενώ περιστρέφονται ταχύτητα, με το πιο γρήγορο να έχει περίοδο περιστροφής 1.4 ms.
Ένα βασικό σημείο στην κατανόησή μας για τα αστέρια νετρονίων είναι η δομή και η εξέλιξη του μαγνητικού τους πεδίου. Η ακτινοβολία που λαμβάνουμε από τα αστέρια νετρονίων έρχεται σε παλμούς λόγω της συνδυασμένης επίδρασης της περιστροφής και του μαγνητικού πεδίου. Επιπλέον, το μαγνητικό πεδίο των αστεριών νετρονίων είναι υπεύθυνο για τη θέρμανση και την εκρηκτική συμπεριφορά, ειδικά στα λεγόμενα μάγνσταρ (magnetar) που φιλοξενούν πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία. Με κίνητρο αυτή την ερώτηση, αναπτύξαμε μια αριθμητική προσομοίωση που παρακολουθεί την εξέλιξη του μαγνητικού πεδίου στον φλοιό. Η εξέλιξη του μαγνητικού πεδίου στον φλοιό οφείλεται στο φαινόμενο Hall: το ηλεκτρικό ρεύμα μεταφέρεται αποκλειστικά από ηλεκτρόνια, οδηγώντας σε μια ειδική μαθηματική περιγραφή.
Βρήκαμε, αφού εκτελέσαμε ένα μεγάλο σύνολο προσομοιώσεων, ότι η εξέλιξη του μαγνητικού πεδίου περνά από τρία βασικά στάδια: Η πρώιμη εξέλιξη του μαγνητικού πεδίου είναι ευαίσθητη στις αρχικές συνθήκες, με τη δομή του μαγνητικού πεδίου να αλλάζει δραστικά σε σύντομο χρονικό διάστημα . Τότε το μαγνητικό πεδίο σχηματίζει κύματα σφυρίχτρας και ταλαντώνεται. Τελικά χαλαρώνει σε μια κατάσταση όπου το υγρό ηλεκτρονίων απομονώνεται με τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου -ένα ισοδύναμο του νόμου του Ferraro από την Ηλιακή Φυσική. Η τελευταία κατάσταση επιτυγχάνεται για μια ποικιλία αρχικών συνθηκών και είναι ένας ελκυστής προς τον οποίο το πεδίο προσπαθεί να εγκατασταθεί.
Για μια πιο τεχνική συζήτηση των αποτελσμάτων μπορείτε να δείτε αυτές τις δημοσιεύσεις: Gourgouliatos and Cumming 2014a, Gourgouliatos and Cumming 2014b and Gourgouliatos et al. 2013.
Αστάθειες Αστροφυσικών Πιδάκων
Οι αστροφυσικοί πίδακες είναι ευθυγραμμισμένες ροές πλάσματος που εκκινούν από συμπαγή αντικείμενα (μελανές οπές, αστέρια νετρονίων) ή και από νεοσχηματοζόμενα αστέρια. Μερικοί πίδακες φτάνουν σε σχετικιστικές ταχύτητες και γίνονται εξαιρετικά λαμπροί δημιουργώντας εντυπωσιακές δομές.
Οι πίδακες είναι εξαιρετικά ευσταθείς, η αρχική τους ακτίνα είναι συγκρίσιμη με τον ορίζοντα της μελανής οπής από όπου προέρχονται, αλλά μπορούν να εκτείνονται σε όλη τη διάσταση του γαλαξία τους χωρίς να χάνουν τη συνοχή τους. Σε πολύ μεγάλες αποστάσεις η ροή γίνεται ασταθής και έντονα τυρβώδης, Εξετάσαμε την συμπεριφορά τους μέσω 3-διάστατων προσομοιώσεων στην εργασία Gourgouliatos and Komissarov 2018a και βρήκαμε ότι μία πιθανή αιτία αυτών των ασταθειών είναι η φυγόκεντρος αστάθεια Gourgouliatos and Komissarov 2018b. Σε επόμενες μελέτες εξετάσαμε τον ρόλο του μαγνητικού πεδίου [1] και [2], ο οποίος τείνει να βελτιώνει την ευστάθεια των πιδάκων .
Εδώ μπορείτε να δείτε το αφιέρωμα του περιοδικού Newsweek στα αποτελέσματα της έρευνάς μας.