חוקרים מצאו דרך חדשה לזהות כמה מאירועי המיזוג הקטסטרופליים ביותר ביקום לפני שהם קורים.
כוכבי ניוטרונים, הליבות הצפופות ביותר של כוכבים מתים מאסיביים המתגלגלים זה אל זה או לתוך חור שחור, יכולים להעלות גלי גאות באוקיינוסים של חלקיקים טעונים כבדים המקיפים כוכבי נויטרונים. החוקרים גילו שגלי הגאות הללו מתבטאים בהתפרצויות סדירות של קרינה אלקטרומגנטית שעשויה לשמש כמערכת התרעה מוקדמת למיזוגים צפויים.
כוכבי ניוטרונים הם כנראה העצמים הקיצוניים ביותר ביקום. כן, חורים שחורים אולי אקזוטיים יותר, אבל הם פשוטים יחסית - פשוט יש להם הרבה כוח משיכה. לעומת זאת, כוכבי נויטרונים הם בעצם גרעיני אטום ענקיים, וזה כרוך בפיזיקה מעניינת ומורכבת שאין לחורים שחורים.
קוטר של כוכב נויטרונים טיפוסי הוא כמה קילומטרים בלבד, אך יכול לשקול פי כמה ממסת השמש. הם מורכבים כמעט לחלוטין מניוטרונים (ומכאן השם), אך מכילים אוכלוסיות של אלקטרונים חופשיים, פרוטונים ויונים של גרעינים כבדים. הם נולדים מסופרנובות - פיצוצים של כוכבים מסיביים גוססים - וחלק מהן עשויות להכיל את השדות המגנטיים החזקים ביותר ביקום כולו.
הפנים של כוכבי נויטרונים הוא המסתורי ביותר מכיוון שהלחץ והצפיפות כה גדולים שהם מעבר לידע הנוכחי שלנו בפיזיקה. מודלים מסוימים מציעים שגרעינים הם פשוט זרם אחיד של נויטרונים, בעוד שאחרים מציעים שהנייטרונים עצמם מתכלים לתוך הקווארקים שלהם. מאחורי הליבה הפנימית יש מסה קשה וחלקה של נויטרונים שהופכת לאט לדפוסים מורכבים יותר, כמו בלוקים וחוטים, הידועים ביחד כמשחה גרעינית.
מאמינים כי הקרום החיצוני של כוכב נויטרונים מורכב מאלקטרונים על-נוזליים וניוטרונים המפנים את מקומם לסריג גביש כאשר הוא מתקרב לפני השטח. לבסוף יש את האוקיינוס - שכבה של אלקטרונים נוזליים, נויטרונים ויונים בעומק של 10 עד 100 מ'.
האופי האקזוטי ביותר של החומר בתנאים אלה – נויטרונים סופר-נוזליים אינם קורים בדרך כלל סתם – הופך כוכבי נויטרונים למועמדים עיקריים ללימודי פיזיקה קיצונית. רעיון זה שוכלל לאחר גילויו של GW 170817, אות גל כבידה שזוהה יחד עם פליטה אלקטרומגנטית של שני כוכבי נויטרונים מתמזגים. זיהוי משותף, המכונה אסטרונומיה מרובת שליחים, מאפשר לפיסיקאים לחקור את ליבותיהם של כוכבי נויטרונים כמו שלא היה מעולם.
אבל מאז שהתגלו לראשונה גלי כבידה ב-2017, לא ראינו אירועי מיזוג אחרים של כוכבי נויטרונים, וזה מאכזב מכיוון שכוכבי נויטרונים הם אחת המעבדות הטובות ביותר של הטבע לבדיקת פיזיקה באנרגיה גבוהה.
אבל כעת שיטה חדשה להתבוננות בהתנהגות האקזוטית של כוכבי נויטרונים עשויה לגרום לכך שלא נצטרך לחכות עוד זמן רב. המאמר החדש, שפורסם במאי במאגר ה-preprints arXiv, מתמקד באוקיינוסים של כוכבי נויטרונים, אשר מלבד אלקטרונים וניטרונים חופשיים יכולים להכיל גם פחמן, חמצן וברזל. למרות שהאוקיינוסים רדודים יחסית לכל עומקו של כוכב הנייטרונים, הם השכבה החיצונית (לא סופרים את ה"אטמוספירה" הדקה להפליא) והחלק של כוכב הנייטרונים שמגיב בצורה הכי קלה ליקום החיצוני.
בפרט, החוקרים מצאו כי האוקיינוסים הרדודים הללו יכולים לתמוך בגאות וגיאות כמו אוקיינוסים על פני כדור הארץ. אבל כדי להעלות את הגאות בכוכב נויטרונים צריך הרבה יותר כוח משיכה כדי להתגבר על כל כוח הכבידה הקיצוני הזה. גאות ושפל בכוכבי נויטרונים מופיעים רק כאשר כוכב הנייטרונים קרוב מספיק לעצם מסיבי וצפוף, כמו כוכב נויטרונים אחר או חור שחור.
למרבה המזל, בינאריים כאלה נפוצים יחסית, מכיוון שכוכבים נוצרים בדרך כלל במספר מערכות ולאחר מכן עוברים את מחזורי החיים שלהם, ובסופו של דבר משאירים מאחוריהם שילובים של חורים שחורים וכוכבי נויטרונים.
כאשר כוכב נויטרונים מתחיל להתמזג עם כוכב נויטרונים אחר או חור שחור, העצמים מסתחררים לאיטם לאורך מספר שנים. כשהם מסתובבים, גלי כבידה לוקחים אנרגיה מהמערכת, ומושכים את הזוג קרוב יותר. הרי ברגעים האחרונים המיזוג מסתיים תוך שניות.
אבל לפני שזה קורה, הלוויין הסובב יכול להפעיל סדרה של גאות ושפל מהדהדת על כוכב הנייטרונים. גאות ושפל יכולים לשמור על תדר של עד 100 מגה-הרץ ולשאת עד 10^29 ג'אול של אנרגיה. כדי לתת לכם מושג כמה גדול המספר הזה, המין האנושי כולו משתמש רק ב-10^20 ג'אול בכל שנה. לגל התהודה של כוכב נויטרונים בודד יש יותר אנרגיה מכל הקרינה של השמש במשך 10 אלף שנה.
שלא כמו גלי האוקיינוס, גאות ושפל אלה מורכבים מאוקיינוס של פלזמה. המטענים החשמליים הקיצוניים גורמים לכך שהגאות והשפל יכולים לפלוט התפרצויות עזות של קרינה אלקטרומגנטית שיכולה להיראות לנו כהתפרצויות קרני רנטגן וקרני גמא.
בהתבסס על חישוביהם, החוקרים העריכו שמצפי חלל כגון טלסקופ קרני גמא החלל פרמי ומערך הטלסקופ הגרעיני (NuSTAR) יכולים לזהות מספר כוכבי נויטרונים בכל שנה, וכי אותות אלו יופיעו עד מספר שנים לפני הגמר מיזוג.
עם אזהרה זו, אסטרונומים יכולים להכין את הטלסקופים והמצפה שלהם להיות מוכנים לתפוס את רגע המיזוג עצמו ולהתעמק בנתונים אלקטרומגנטיים וגל כבידה יקרים עוד יותר.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
הירשם לדפים שלנו ב Twitter זה Facebook.
קרא גם: