A kutatók új módszert találtak arra, hogy észleljék a világegyetem legkatasztrófálisabb összeolvadási eseményeit, mielőtt azok bekövetkeznének.
A neutroncsillagok, a hatalmas, halott csillagok rendkívül sűrű magjai, amelyek egymás felé vagy egy fekete lyukba spiráloznak, árapályhullámokat kelthetnek a neutroncsillagokat körülvevő nehéz töltésű részecskék óceánjaiban. A kutatók felfedezték, hogy ezek az árhullámok az elektromágneses sugárzás rendszeres kitöréseiben nyilvánulnak meg, amelyek korai figyelmeztető rendszerként szolgálhatnak a közelgő egyesülésekre.
A neutroncsillagok valószínűleg a legszélsőségesebb objektumok az univerzumban. Igen, a fekete lyukak egzotikusabbak lehetnek, de viszonylag egyszerűek – csak nagy a gravitációjuk. Ezzel szemben a neutroncsillagok alapvetően óriási atommagok, és ez olyan érdekes és összetett fizikát foglal magában, amellyel a fekete lyukak nem rendelkeznek.
Egy tipikus neutroncsillag átmérője mindössze néhány kilométer, de tömege a Nap tömegének többszöröse is lehet. Szinte teljes egészében neutronokból állnak (innen ered a név), de tartalmaznak szabad elektronok, protonok és nehéz atommagok ionjainak populációit. Szupernóvákból – haldokló hatalmas csillagok robbanásából – születnek, és némelyikük az egész univerzum legerősebb mágneses terét tartalmazhatja.
A neutroncsillagok belseje a legtitokzatosabb, mert a nyomás és a sűrűség olyan nagy, hogy meghaladja jelenlegi fizikai tudásunkat. Egyes modellek azt sugallják, hogy az atommagok egyszerűen egy egységes neutronfolyam, míg mások azt sugallják, hogy maguk a neutronok bomlanak kvarkjaikká. A belső mag mögött egy kemény, sima neutrontömeg található, amely lassan átalakul bonyolultabb mintákká, például blokkokká és szálakká, amelyeket összefoglaló néven nukleáris pasztának neveznek.
Úgy gondolják, hogy a neutroncsillagok külső kérge szuperfolyékony elektronokból és neutronokból áll, amelyek a felszínhez közeledve átadják helyét a kristályrácsnak. Végül ott van az óceán - folyékony elektronokból, neutronokból és ionokból álló réteg 10-100 m mélységben.
Az anyag rendkívül egzotikus természete ilyen körülmények között – a szuperfolyékony neutronok általában nem úgy jönnek létre –, hogy a neutroncsillagok az extrém fizika tanulmányozásának első számú jelöltjei. Ezt az ötletet a GW 170817 felfedezése után finomították, amely egy gravitációs hullámjel, amelyet két összeolvadó neutroncsillag elektromágneses emissziójával együtt észleltek. A több üzenetküldős csillagászatnak nevezett társdetektálás lehetővé teszi a fizikusok számára, hogy a neutroncsillagok magjait minden eddiginél jobban megvizsgálják.
De mióta 2017-ben először észlelték a gravitációs hullámokat, nem láttunk más neutroncsillagok egyesülési eseményeit, ami csalódást keltő, mivel a neutroncsillagok a természet egyik legjobb laboratóriuma a nagyenergiájú fizika tesztelésére.
De most egy új módszer a neutroncsillagok egzotikus viselkedésének megfigyelésére azt jelentheti, hogy nem kell sokáig várnunk. Az arXiv preprint adatbázisban májusban megjelent új cikk a neutroncsillagok óceánjaira fókuszál, amelyek a szabad elektronokon és neutronokon kívül szenet, oxigént és vasat is tartalmazhatnak. Bár az óceánok viszonylag sekélyek a neutroncsillag teljes mélységéhez képest, a külső réteg (nem számítva a hihetetlenül vékony "légkört") és a neutroncsillag azon része, amely a legkönnyebben reagál a külső univerzumra.
A kutatók különösen azt találták, hogy ezek a sekély óceánok képesek támogatni az árapályokat, mint a Föld óceánjai. De egy neutroncsillag árapályának megemeléséhez sokkal nagyobb gravitációs vonzás szükséges, hogy legyőzzük ezt az extrém gravitációt. A neutroncsillagokban az árapály csak akkor jelenik meg, ha a neutroncsillag elég közel van egy hatalmas, sűrű objektumhoz, például egy másik neutroncsillaghoz vagy egy fekete lyukhoz.
Szerencsére az ilyen binárisok viszonylag gyakoriak, mivel a csillagok általában több rendszerben jönnek létre, majd végigmennek életciklusukon, végül fekete lyukak és neutroncsillagok kombinációit hagyják maguk után.
Amikor egy neutroncsillag egyesülni kezd egy másik neutroncsillaggal vagy fekete lyukkal, az objektumok lassan, több éven keresztül spiráloznak egymás mellett. Forgásuk során a gravitációs hullámok energiát vesznek el a rendszertől, így közelebb húzzák a párt. Hiszen az utolsó pillanatokban pillanatok alatt megtörténik az egyesülés.
De mielőtt ez megtörténne, a keringő műhold egy sor rezonáns árapályt indíthat el a neutroncsillagon. Ezek az árapályok akár 100 megahertz frekvenciát is képesek fenntartani, és akár 10^29 joule energiát is hordozhatnak. Hogy képet kapjunk arról, mekkora ez a szám, az egész emberi faj csak 10^20 joule-t használ évente. Egyetlen neutroncsillag rezonanciahullámának több energiája van, mint a Nap összes sugárzásának 10 ezer éve.
Az óceán hullámaival ellentétben ezek az árapályok plazmaóceánból állnak. Az extrém elektromos töltések azt jelentik, hogy az árapály intenzív elektromágneses sugárzást bocsáthat ki, amely röntgen- és gammasugár-kitörésként jelenhet meg számunkra.
Számításaik alapján a kutatók úgy becsülték, hogy az olyan űrobszervatóriumok, mint a Fermi Space Gamma-ray Telescope és a Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) minden évben több neutroncsillagot is képesek észlelni, és ezek a jelek akár több évvel a végső megjelenés előtt is megjelenhetnek. egyesülés.
Ezzel a figyelmeztetéssel a csillagászok felkészíthetik teleszkópjaikat és obszervatóriumaikat, hogy elkapják magát az egyesülés pillanatát, és még értékesebb elektromágneses és gravitációs hullámadatokba ássák bele magukat.
Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.
Iratkozzon fel oldalainkra itt Twitter hogy Facebook.
Olvassa el még: