Μια επαναστατική εξέλιξη στην αστροφυσική φέρνει στο προσκήνιο η NASA, με το διαστημικό τηλεσκόπιο IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) να καταγράφει για πρώτη φορά με λεπτομέρεια τις ιδιότητες ενός λευκού νάνου. Οι παρατηρήσεις αυτές επιβεβαιώνουν θεωρητικά μοντέλα δεκαετιών και αποκαλύπτουν εντυπωσιακά στοιχεία για τη γεωμετρία αυτών των «νεκρών» άστρων.
Στο επίκεντρο της έρευνας βρέθηκε το αστρικό σύστημα EX Hydrae, ένας «ενδιάμεσος πολικός» λευκός νάνος, ο οποίος βρίσκεται στον αστερισμό της Ύδρας, περίπου 200 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Οι ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal, προσφέρουν στους επιστήμονες μια πρώτη πιστή εικόνα του βίαιου και ενεργητικού μηχανισμού με τον οποίο αυτά τα ουράνια σώματα απορροφούν ύλη από τους συνοδούς άστρους τους.
Η «κοσμική βεντέτα» και η στήλη αερίων
Το σύστημα EX Hydrae αποτελείται από δύο άστρα, τα οποία βρίσκονται σε έναν θανάσιμο εναγκαλισμό. Ο λευκός νάνος, που είναι το υπολείμματα ενός άστρου που έχει εξαντλήσει τα καύσιμά του, λειτουργεί ως «κοσμικό βαμπίρ», αποσπώντας υλικό από το μεγαλύτερο συνοδό άστρο του. Ωστόσο, η διαδικασία αυτή δεν είναι απλή: το υλικό παγιδεύεται από το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του λευκού νάνου και διοχετεύεται προς τους πόλους του.
Ακριβώς εκεί εστίασε το IXPE. Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι η ύλη, καθώς προσκρούει στην ατμόσφαιρα του λευκού νάνου με τεράστιες ταχύτητες, δημιουργεί ένα ωστικό κύμα (shock wave). Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια γιγαντιαία στήλη καυτού αερίου (πλάσματος), η οποία εκπέμπει ισχυρές ακτίνες Χ.
Το πιο εντυπωσιακό εύρημα ήταν το μέγεθος αυτής της στήλης. Οι επιστήμονες εκτίμησαν το ύψος της στα 3.200 χιλιόμετρα, το οποίο αντιστοιχεί σχεδόν στο μισό της ακτίνας του λευκού νάνου – μια διάσταση εντυπωσιακά μεγαλύτερη από αυτή που προέβλεπαν οι προηγούμενοι υπολογισμοί για παρόμοια συστήματα.
Η επαναστατική δύναμη της πολωσιμετρίας
Το IXPE δεν είναι ένα απλό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ. Η μοναδικότητά του έγκειται στην ικανότητά του να μετρά την πόλωση του φωτός – δηλαδή τον προσανατολισμό των ηλεκτρικών πεδίων των φωτεινών κυμάτων. Εάν φανταστούμε τα παραδοσιακά τηλεσκόπια ως φωτογραφικές μηχανές, το IXPE λειτουργεί λες και φορά πολωτικά γυαλιά ηλίου, επιτρέποντας να δει τη «δομή» της ακτινοβολίας.
«Η μοναδική ικανότητα πολωσιμετρίας του IXPE μας επέτρεψε να μετρήσουμε το ύψος της στήλης προσαύξησης χωρίς να χρειαστεί να βασιστούμε σε τόσες υποθέσεις, όπως κάναμε στο παρελθόν», δήλωσε ο Sean Gunderson, ερευνητής του MIT και επικεφαλής της μελέτης. Όπως εξήγησε, οι ακτίνες Χ που παρατηρήθηκαν φαίνεται να έχουν σκεδαστεί (ανακλαστεί) από την επιφάνεια του λευκού νάνου, αποκαλύπτοντας τη γεωμετρία της περιοχής με ακρίβεια που δεν ήταν εφικτή με προηγούμενα όργανα.
Η σημασία της ανακάλυψης
Οι λευκοί νάνοι αποτελούν το τελικό στάδιο της εξέλιξης για το 97% των άστρων του γαλαξία μας, συμπεριλαμβανομένου και του Ήλιου μας. Η κατανόηση της φυσικής τους, ιδίως σε ακραίες συνθήκες όπως αυτές του EX Hydrae, βοηθά τους αστροφυσικούς να αποκρυπτογραφήσουν τους μηχανισμούς επιτάχυνσης σωματιδίων και παραγωγής ενέργειας στο σύμπαν.
Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες είχαν εικόνα για αυτά τα συστήματα κυρίως μέσω θεωρητικών προσομοιώσεων. Η επιβεβαίωση ότι η ακτινοβολία προέρχεται από το ωστικό κύμα και η ακριβής χαρτογράφηση της μαγνητικής ροής ανοίγουν τον δρόμο για τη μελέτη κι άλλων, πιο μακρινών και εξωτικών αντικειμένων, όπως οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες.
Η αποστολή IXPE, η οποία αποτελεί προϊόν συνεργασίας της NASA με την Ιταλική Υπηρεσία Διαστήματος (ASI), συνεχίζει να προσφέρει πρωτογενή δεδομένα που ανατρέπουν ή επιβεβαιώνουν όσα πιστεύαμε ότι γνωρίζαμε για τα βίαια φαινόμενα του Σύμπαντος. Η περίπτωση του EX Hydrae ενισχύει τη θεωρία ότι ακόμα και «μικρότερα» αστρικά αντικείμενα κρύβουν εκπλήξεις που περιμένουν την κατάλληλη επιστημονική τεχνολογία για να αποκαλυφθούν.
Το βλέμμα των ερευνητών στρέφεται τώρα σε άλλους ενδιάμεσους πολικούς λευκούς νάνους, με στόχο να κατανοήσουν αν η περίπτωση του EX Hydrae αποτελεί τον κανόνα ή μια σπάνια εξαίρεση στη διαδικασία της αστρικής εξέλιξης.
