Neutron yıldızları, evrendeki en güçlü manyetik alanları üretirler. Ancak, yüzeylerindeki manyetik alanın gücünü doğrudan ölçmenin tek yolu, X-ışını enerji spektrumlarında görülen siklotron soğurma çizgilerini gözlemlemektir. Yakın zamanda, Insight-HXMT ekibi, Swift J0243.6+6124 adlı nötron yıldızı X-ışını ikilisinde 146 keV enerjisinde bir siklotron soğurma çizgisi keşfetti. Bu da, nötron yıldızının yüzeyinde 1,6 milyar Tesla’dan fazla bir manyetik alan olduğu anlamına gelir. 2020 yılında evrendeki en güçlü manyetik alanın yaklaşık 1 milyar Tesla olduğunu doğrudan ölçtükten sonra, en yüksek enerjili siklotron soğurma çizgisi ve evrendeki en güçlü manyetik alanın doğrudan ölçümü için dünya rekorları büyük bir farkla kırılmış oldu. Bu bulgular, 28 Haziran 2022 tarihinde Astrophysical Journal Letters (ApJL) dergisinde yayımlandı. Çalışma, Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü’ndeki Parçacık Astrofiziği Anahtar Laboratuvarı ve Tübingen Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (IAAT) tarafından ortaklaşa gerçekleştirildi. Makalenin sorumlu yazarları, IHEP’ten Dr. Lingda Kong, Prof. Shu Zhang ve Prof. Shuangnan Zhang’dır. Tübingen Üniversitesi’nden Dr. Victor Doroshenko ve Prof. Andrea Santangelo da keşfe önemli katkıda bulundular.
Bir nötron yıldızı X-ışını ikili sistemi, bir nötron yıldızı ve onun arkadaşı olan yıldızdan oluşur. Nötron yıldızının güçlü yerçekimi kuvveti altında, arkadaş yıldızın gazı nötron yıldızına doğru düşer ve bir akresyon diski oluşturur. Akresyon diskindeki plazma, manyetik çizgiler boyunca nötron yıldızının yüzeyine düşer ve burada güçlü X-ışını ışıması yayılır. Nötron yıldızının dönmesiyle birlikte, bu ışımalar periyodik X-ışını darbe sinyalleri verir. Bu nedenle, bu tür nesnelere “X-ışını akresyon pulsarı” adı verilir. Birçok gözlem, bu tür nesnelerin X-ışını ışıma spektrumlarında soğurma yapıları olduğunu ortaya koymuştur. Bunlara siklotron soğurma çizgileri denir ve güçlü manyetik alanlar boyunca hareket eden elektronların X-ışınlarıyla rezonans saçılması ve böylece soğurması sonucu oluştuğu düşünülür. Soğurma yapısının enerjisi, nötron yıldızının yüzeyindeki manyetik alanın gücüne karşılık gelir. Bu nedenle, bu fenomen nötron yıldızının yüzeyi yakınındaki manyetik alanın gücünü doğrudan ölçmek için kullanılabilir.
Insight-HXMT’nin, ilk Galaktik ultra-parlak X-ışını pulsarı Swift J 0243.6+6124 için 146 keV civarında temel elektron siklotron soğurma çizgisinin keşfi. Görüntü: IHEP
45,22 tesla’lık manyetik alan rekorunu kıran hibrit mıknatıs, 32 mm’lik bir deliğe sahip süperiletken bir dış kısım içine yerleştirilmiş dirençli bir eklemden oluşur. Ekip, birçok engelle karşılaşmasına rağmen, 2016 yılında hibrit mıknatısı başarıyla inşa etti ve bu mıknatıs o zaman 40 tesla’lık merkezi bir manyetik alan üretti. Böylece, dünyadaki ikinci 40 tesla seviyesindeki mıknatıs oldu. Açıkçası, 40 tesla son değildi. Ekip, daha güçlü manyetik alanların peşine düşmeye devam etti.
Çalışmanın akademik direktörü olan Çin Bilimler Akademisi Hefei Fiziksel Bilimler Enstitüsü’ndeki Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’ndan Prof. KUANG Guangli. “Yüksek bir manyetik alana ulaşmak için, mıknatısın yapısını yeniledik ve yeni malzemeler geliştirdik,” dedi. “Ayrıca, bitter disklerin üretim sürecini de optimize ettik.” diye ekledi.
45,22 tesla’lık mıknatısın başarısı, Çin ve dünyadaki manyetik teknolojinin gelişimi için önemli bir kilometre taşıdır. Bu mıknatıs, CHMFL tarafından geliştirilen ve işletilen on mıknatıstan biridir.
Hefei laboratuvarı, dirençli mıknatıslarıyla üç dünya rekoru kırmıştır. SHMFF, şu anda dünyadaki bilim insanlarına en güçlü sabit durum manyetik alanını sağlayan bir kullanıcı tesisidir. Faaliyete geçtiğinden bu yana 500.000 saatten fazla makine saati çalışmıştır. Çok disiplinli araştırmalar için yurt içi ve yurt dışından 170’den fazla enstitü veya üniversiteye deneysel koşullar sağlamıştır.
