Pētnieki ir atraduši jaunu veidu, kā atklāt dažus no viskatastrofālākajiem apvienošanās notikumiem Visumā, pirms tie notiek.
Neitronu zvaigznes, ārkārtīgi blīvi masīvu mirušu zvaigžņu serdeņi, kas spirālē griežas viena pret otru vai iekļūst melnajā caurumā, var izraisīt paisuma viļņus smago lādētu daļiņu okeānos, kas ieskauj neitronu zvaigznes. Pētnieki atklāja, ka šie paisuma viļņi izpaužas kā regulāri elektromagnētiskā starojuma uzliesmojumi, kas var kalpot kā agrīnas brīdināšanas sistēma gaidāmajām apvienošanās gadījumiem.
Neitronu zvaigznes, iespējams, ir ekstrēmākie objekti Visumā. Jā, melnie caurumi var būt eksotiskāki, taču tie ir salīdzinoši vienkārši — tiem vienkārši ir liels gravitācijas spēks. Turpretim neitronu zvaigznes būtībā ir milzīgi atomu kodoli, un tas ietver interesantu un sarežģītu fiziku, kuras melnajiem caurumiem nav.
Tipiskas neitronu zvaigznes diametrs ir tikai daži kilometri, bet tās svars var vairākas reizes pārsniegt Saules masu. Tie sastāv gandrīz tikai no neitroniem (tātad nosaukums), bet satur brīvo elektronu, protonu un smago kodolu jonu populācijas. Tie ir dzimuši no supernovām – mirstošu masīvu zvaigžņu sprādzieniem – un dažās no tām var būt visspēcīgākie magnētiskie lauki visā Visumā.
Neitronu zvaigžņu interjers ir visnoslēpumainākais, jo spiediens un blīvums ir tik lieli, ka tie pārsniedz mūsu pašreizējās fizikas zināšanas. Daži modeļi liecina, ka kodoli ir vienkārši vienota neitronu plūsma, savukārt citi liecina, ka paši neitroni sadalās savos kvarkos. Aiz iekšējā kodola ir cieta, gluda neitronu masa, kas lēnām pārvēršas sarežģītākos modeļos, piemēram, blokos un pavedienos, kas kopā pazīstami kā kodolpasta.
Tiek uzskatīts, ka neitronu zvaigznes ārējā garoza sastāv no superplūstošiem elektroniem un neitroniem, kas, tuvojoties virsmai, padodas kristāla režģim. Visbeidzot, ir okeāns – šķidro elektronu, neitronu un jonu slānis 10 līdz 100 m dziļumā.
Vielas ārkārtīgi eksotiskais raksturs šajos apstākļos – superšķidrumi neitroni parasti nerodas vienkārši – padara neitronu zvaigznes par galvenajiem kandidātiem ekstrēmas fizikas pētīšanai. Šī ideja tika pilnveidota pēc GW 170817, gravitācijas viļņa signāla atklāšanas kopā ar divu saplūstošu neitronu zvaigžņu elektromagnētisko emisiju. Kopā noteikšana, ko dēvē par vairāku vēstnešu astronomiju, ļauj fiziķiem zondēt neitronu zvaigžņu kodolus kā vēl nekad.
Bet kopš gravitācijas viļņi pirmo reizi tika atklāti 2017. gadā, mēs neesam redzējuši citus neitronu zvaigžņu saplūšanas notikumus, kas rada vilšanos, jo neitronu zvaigznes ir viena no labākajām dabas laboratorijām augstas enerģijas fizikas testēšanai.
Bet tagad jauna metode neitronu zvaigžņu eksotiskās uzvedības novērošanai var nozīmēt, ka mums vairs nebūs jāgaida. Jaunajā rakstā, kas maijā tika publicēts preprintu datubāzē arXiv, galvenā uzmanība pievērsta neitronu zvaigžņu okeāniem, kas papildus brīvajiem elektroniem un neitroniem var saturēt arī oglekli, skābekli un dzelzi. Lai gan okeāni ir salīdzinoši sekli salīdzinājumā ar visu neitronu zvaigznes dziļumu, tie ir ārējais slānis (neskaitot neticami plāno "atmosfēru") un neitronu zvaigznes daļa, kas visvieglāk reaģē uz ārējo Visumu.
Jo īpaši pētnieki atklāja, ka šie seklie okeāni var atbalstīt plūdmaiņas, piemēram, okeānus uz Zemes. Bet, lai neitronu zvaigzne paceltu paisumu, ir nepieciešams daudz vairāk gravitācijas spēka, lai pārvarētu visu šo ārkārtējo gravitāciju. Paisumi neitronu zvaigznēs parādās tikai tad, kad neitronu zvaigzne ir pietiekami tuvu masīvam, blīvam objektam, piemēram, citai neitronu zvaigznei vai melnajam caurumam.
Par laimi, šādi binārie faili ir samērā izplatīti, jo zvaigznes parasti veidojas vairākās sistēmās un pēc tam iziet cauri dzīves ciklam, galu galā atstājot aiz sevis melno caurumu un neitronu zvaigžņu kombinācijas.
Kad neitronu zvaigzne sāk saplūst ar citu neitronu zvaigzni vai melno caurumu, objekti lēnām spirālē kopā vairākus gadus. Tiem griežoties, gravitācijas viļņi paņem enerģiju no sistēmas, pievelkot pāri tuvāk. Galu galā pēdējos brīžos apvienošana tiek pabeigta dažu sekunžu laikā.
Bet pirms tas notiek, orbītā esošais satelīts var izraisīt neitronu zvaigznes rezonanses plūdmaiņu sēriju. Šīs plūdmaiņas var uzturēt frekvenci līdz 100 megaherciem un pārvadāt līdz pat 10^29 džouliem enerģijas. Lai sniegtu priekšstatu par to, cik liels ir šis skaitlis, visa cilvēku rase katru gadu izmanto tikai 10^20 džoulus. Vienas neitronu zvaigznes rezonanses vilnim ir vairāk enerģijas nekā visam Saules starojumam 10 tūkstošus gadu.
Atšķirībā no okeāna viļņiem šie paisumi sastāv no plazmas okeāna. Ekstrēmi elektriskie lādiņi nozīmē, ka plūdmaiņas var izstarot intensīvus elektromagnētiskā starojuma uzliesmojumus, kas mums var parādīties kā rentgena un gamma staru uzliesmojumi.
Pamatojoties uz saviem aprēķiniem, pētnieki lēsa, ka kosmosa observatorijas, piemēram, Fermi kosmosa gamma-staru teleskops un kodolspektroskopiskā teleskopa bloks (NuSTAR), katru gadu varētu atklāt vairākas neitronu zvaigznes un ka šie signāli parādīsies vairākus gadus pirms galīgā. apvienošanās.
Ar šo brīdinājumu astronomi var sagatavot savus teleskopus un observatorijas, lai būtu gatavi uztvert pašu apvienošanās brīdi un iedziļināties vēl vērtīgākos elektromagnētisko un gravitācijas viļņu datos.
Jūs varat palīdzēt Ukrainai cīnīties pret krievu iebrucējiem. Labākais veids, kā to izdarīt, ir ziedot līdzekļus Ukrainas bruņotajiem spēkiem Savelife vai izmantojot oficiālo lapu NBU.
Abonējiet mūsu lapas Twitter ka Facebook.
Lasi arī: