Tutkijat ovat löytäneet uuden tavan havaita joitakin maailmankaikkeuden katastrofaalisimmista fuusiotapahtumista ennen kuin ne tapahtuvat.
Neutronitähdet, massiivisten kuolleiden tähtien äärimmäisen tiheät ytimet, jotka kiertyvät toisiaan kohti tai mustaan aukkoon, voivat nostaa vuorovesiaaltoja neutronitähtiä ympäröivien raskaiden varautuneiden hiukkasten valtamerissä. Tutkijat havaitsivat, että nämä hyökyaallot ilmenevät säännöllisistä sähkömagneettisen säteilyn purkauksista, jotka voivat toimia varhaisvaroitusjärjestelmänä lähestyvistä fuusioista.
Neutronitähdet ovat luultavasti maailmankaikkeuden äärimmäisimpiä kohteita. Kyllä, mustat aukot voivat olla eksoottisempia, mutta ne ovat suhteellisen yksinkertaisia - niillä on vain paljon painovoimaa. Sitä vastoin neutronitähdet ovat pohjimmiltaan jättimäisiä atomiytimiä, ja tähän liittyy mielenkiintoista ja monimutkaista fysiikkaa, jota mustilla aukoilla ei ole.
Tyypillisen neutronitähden halkaisija on vain muutama kilometri, mutta se voi painaa useita kertoja Auringon massasta. Ne koostuvat lähes kokonaan neutroneista (tästä nimi), mutta sisältävät populaatioita vapaista elektroneista, protoneista ja raskaiden ytimien ioneista. Ne syntyvät supernoveista – kuolevien massiivisten tähtien räjähdyksistä – ja joissakin niistä saattaa olla koko maailmankaikkeuden voimakkaimmat magneettikentät.
Neutronitähtien sisätila on salaperäisin, koska paine ja tiheys ovat niin suuret, että ne ylittävät nykyisen fysiikan tietämyksemme. Jotkut mallit viittaavat siihen, että ytimet ovat yksinkertaisesti yhtenäinen neutronivirta, kun taas toiset viittaavat siihen, että neutronit itse hajoavat kvarkeikseen. Sisäytimen takana on kova, sileä neutronimassa, joka muuttuu hitaasti monimutkaisemmiksi kuvioiksi, kuten lohkoiksi ja langoiksi, jotka tunnetaan yhteisesti ydinpastana.
Uskotaan, että neutronitähden ulompi kuori koostuu supernesteisistä elektroneista ja neutroneista, jotka väistyvät kidehilan lähestyessä pintaa. Lopuksi on valtameri - nestemäisten elektronien, neutronien ja ionien kerros 10-100 metrin syvyydessä.
Aineen äärimmäisen eksoottinen luonne näissä olosuhteissa – supernesteiset neutronit eivät yleensä tapahdu vain – tekee neutronitähdistä ensisijaisia ehdokkaita äärimmäisen fysiikan tutkimiseen. Tätä ideaa jalostettiin GW 170817:n, gravitaatioaaltosignaalin, joka havaittiin yhdessä kahden sulautuvan neutronitähden sähkömagneettisen säteilyn, löytämisen jälkeen. Moniviestintäastronomiaksi kutsutun yhteishavaitsemisen avulla fyysikot voivat tutkia neutronitähtien ytimiä enemmän kuin koskaan ennen.
Mutta sen jälkeen kun gravitaatioaallot havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 2017, emme ole nähneet muita neutronitähtien sulautumistapahtumia, mikä on pettymys, koska neutronitähdet ovat yksi luonnon parhaista laboratorioista korkeaenergisen fysiikan testaamiseen.
Mutta nyt uusi menetelmä neutronitähtien eksoottisen käyttäytymisen tarkkailemiseksi voi tarkoittaa, että meidän ei tarvitse odottaa kauan. Uusi paperi, joka julkaistiin toukokuussa preprint-tietokannassa arXiv, keskittyy neutronitähtien valtameriin, jotka voivat sisältää vapaiden elektronien ja neutronien lisäksi myös hiiltä, happea ja rautaa. Vaikka valtameret ovat suhteellisen matalia verrattuna neutronitähden koko syvyyteen, ne ovat ulompi kerros (lukuun ottamatta uskomattoman ohutta "ilmakehää") ja neutronitähden osa, joka reagoi helpoimmin ulkouniversumin vaikutuksiin.
Erityisesti tutkijat havaitsivat, että nämä matalat valtameret voivat tukea vuorovesiä kuten maan valtameret. Mutta vuoroveden nostaminen neutronitähdellä vaatii paljon enemmän painovoiman vetovoimaa kaiken tämän äärimmäisen painovoiman voittamiseksi. Vuorovedet neutronitähdissä ilmaantuvat vain, kun neutronitähti on tarpeeksi lähellä massiivista, tiheää esinettä, kuten toista neutronitähteä tai mustaa aukkoa.
Onneksi tällaiset binäärit ovat suhteellisen yleisiä, koska tähdet muodostuvat tyypillisesti useissa järjestelmissä ja käyvät sitten elinkaarensa läpi jättäen lopulta jälkeensä mustien aukkojen ja neutronitähtien yhdistelmiä.
Kun neutronitähti alkaa sulautua toiseen neutronitähteen tai mustaan aukkoon, esineet kiertyvät hitaasti yhteen useiden vuosien aikana. Kiertyessään gravitaatioaallot ottavat energiaa järjestelmästä vetäen paria lähemmäs. Loppujen lopuksi sulautuminen valmistuu muutamassa sekunnissa.
Mutta ennen kuin se tapahtuu, kiertävä satelliitti voi laukaista sarjan resonoivia vuorovesivirtoja neutronitähdellä. Nämä vuorovedet voivat ylläpitää jopa 100 megahertsin taajuutta ja kuljettaa jopa huikeat 10^29 joulea energiaa. Jotta saat käsityksen siitä, kuinka suuri tämä luku on, koko ihmiskunta käyttää vain 10^20 joulea vuodessa. Yhden neutronitähden resonanssiaalto sisältää enemmän energiaa kuin koko Auringon säteily 10 tuhannen vuoden ajan.
Toisin kuin valtameren aallot, nämä vuorovedet koostuvat plasmamerestä. Äärimmäiset sähkövaraukset tarkoittavat, että vuorovedet voivat lähettää voimakkaita sähkömagneettisen säteilyn purkauksia, jotka voivat näyttää meille röntgen- ja gammasäteilypurkauksilta.
Laskelmiensa perusteella tutkijat arvioivat, että avaruusobservatoriot, kuten Fermi Space Gamma-ray Telescope ja Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) voisivat havaita useita neutronitähtiä joka vuosi ja että nämä signaalit ilmestyisivät jopa useita vuosia ennen lopullista tulosta. fuusio.
Tämän varoituksen avulla tähtitieteilijät voivat valmistella kaukoputkensa ja observatorionsa niin, että ne ovat valmiita ottamaan kiinni itse sulautumisen hetkestä ja sukeltamaan entistä arvokkaampaan sähkömagneettiseen ja gravitaatioaaltotietoon.
Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.
Tilaa sivumme sisään Twitter että Facebook.
Lue myös: