Μυστηριώδη νετρίνα και παράξενα άστρα

Όλο και κάτι συνέβη από φυσική τον περασμένο μήνα. Στα στοιχειώδη σωματίδια, μειώθηκε η πιθανή μάζα του νετρίνου. Και στην αστροφυσική, βρέθηκε ένα περίεργο είδος αστεριών. Ακολουθούν διευκρινήσεις.

Τμήμα του πειράματος KATRIN

Για τα δεδομένα των στοιχειωδών σωματιδίων, τα νετρίνα είναι από τα πιο μυστήρια. Για παράδειγμα, είναι απίστευτα ελαφριά (γι’αυτό είναι και περίφημα για το ότι διασχίζουν τα σώματά μας και ολόκληρη τη Γη κατά δισεκατομμύρια το δευτερόλεπτο χωρίς να σταματούν). Ταυτόχρονα ξέρουμε στα σίγουρα ότι κάτι ζυγίζουν (αντίθετα απ’ό,τι, για παράδειγμα, τα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός που δεν έχουν μάζα). Είμαστε σίγουροι για αυτό επειδή υπάρχουν τρία είδη νετρίνων και κάθε νετρίνο μπορεί να αλλάζει από το ένα στο άλλο, πράγμα το οποίο μπορεί να συμβεί μόνο αν έχουν μάζα. Μέχρι τώρα οι φυσικοί ξέρουν ότι κάθε νετρίνο πρέπει να ζυγίζει γύρω στο ένα εκατομμυριοστό ενός ηλεκτρόνιου, αλλά μέχρι εκεί. 

(Παρεμπιπτόντως η μικρή μάζα δεν είναι με τίποτα το μόνο παράξενο των νετρίνων, αλλά θα μου επιτρέψετε να μην εξαντλήσω την υπομονή σας με περισσότερα αυτή τη στιγμή.) 

Τις τελευταίες δεκαετίες, το καλύτερο που μπόρεσαν να κάνουν τα πειράματα νετρίνων ήταν να ελαττώσουν τις πιθανές τιμές που θα μπορούσε να έχει η μάζα τους – καθώς δηλαδή προσπαθούν να την βρουν και αποτυγχάνουν, που σημαίνει ότι είναι μικρότερη από όσο μπορούν να εντοπίσουν. Και τώρα το γερμανικό πείραμα KATRIN ανακοίνωσε μια νέα δραστική ελάττωση, μετά από μερικά χρόνια λειτουργίας του στα οποία δε βρήκε αυτό που έψαχνε (αν και με ιδιαίτερα επιδέξιους τρόπους). 

Κι αν θέλετε να ξέρετε λεπτομέρειες, η μάζα τους πλέον θα πρέπει να είναι μικρότερη από 0.8 eV· όπου “eV” σημαίνει “ηλεκτρονιοβόλτ”, μία μονάδα για τη μέτρηση μικροσκοπικών μαζών, με το ίδιο το ηλεκτρόνιο να βρίσκεται στα 500.000 eV. 

Τι θα γίνει στη συνέχεια; Το μόνο που μπορεί να γίνει είναι πειράματα μεγαλύτερης ευαισθησίας. Αλλά οι φυσικοί έχουν λόγο να πιστεύουν πως όπου νά’ναι πλησιάζουν στην απάντηση: από κοσμολογικές παρατηρήσεις, που έχουν να κάνουν με το ποσοστό των διάφορων σωματιδίων στο σύμπαν, μπορούν να κάνουν μία εκτίμηση της μικρότερης δυνατής τιμής για τη μάζα των νετρίνων, και αυτή είναι γύρω στα 0.2 eV.

Καλλιτεχνική απεικόνιση δύο άστρων λίγο πριν τους συμβεί αυτό που περιγράφεται στη συνέχεια. (NASA/JPL-Caltech)

Σε απόσταση 10.000 ετών φωτός από τη Γη, στην “παραδίπλα” διαστημική γειτονιά, αστροφυσικοί εντόπισαν δύο αστέρια που δε μοιάζουν με κανένα άλλο μέχρι τώρα. 

Συγκεκριμένα, το περίεργο είναι ότι οι επιφάνειές τους είναι φτιαγμένες από άνθρακα και οξυγόνο ενώ ο φλεγόμενος πυρήνας τους είναι από ήλιο. Κανονικά, όταν στα άστρα εμφανίζονται άνθρακας και οξυγόνο, όλο το ήλιό τους έχει καεί προ πολλού. (Φυσικά τα “φλεγόμενος” και “καεί” δε χρησιμοποιούνται εδώ κυριολεκτικά. Αλλά μιλάμε για την πυρηνική σύντηξη, την κουλ εκείνη διαδικασία που κάνει τα αστέρια να παράγουν ενέργεια και φως, ενώ τα αποθέματά τους ενός στοιχείου μετατρέπονται σε άλλο.) 

Τα αστέρια νέου τύπου βρέθηκαν ανάμεσα στα δεδομένα του τηλεσκόπιου Large Binocular Telescope στην Αριζόνα και του τηλεσκόπιου LAMOST στην Κίνα. Μαζί με την ανακοίνωσή τους δώθηκε και μία πιθανή εξήγηση: ίσως ο άνθρακας και το οξυγόνο να μην προέρχονται στην πραγματικότητα από τα ίδια τα αστέρια αυτά, αλλά μπορεί να ανήκαν σε άλλα που κάηκαν κατά τον συνηθισμένο τρόπο· μόνο που το υλικό τους κλάπηκε από τη βαρύτητα αυτών των βαρύτερων αστεριών που έτυχε να είναι γείτονές τους. 

Τελικά, έχουμε νέο είδος άστρων ή φαινόμενο αστρικού κανιβαλισμού; Η απόφαση θα εκκρεμεί για μερικά χρόνια ακόμα, αλλά θα βγει με τον γνωστό τρόπο – με ακόμα περισσότερες και πιο ακριβείς παρατηρήσεις.