Δεν καταλαβαίνουμε πραγματικά τα αστέρια νετρονίων. Ω, ξέρουμε ότι αυτοί είναι - είναι τα υπολείμματα μερικών από τα πιο ογκώδη αστέρια του σύμπαντος - αλλά η αποκάλυψη της εσωτερικής τους λειτουργίας είναι λίγο δύσκολη, επειδή η φυσική που τους κρατά ζωντανή δεν είναι κατανοητή μόνο.
Αλλά κάθε τόσο δύο αστέρια νετρονίων συντρίβονται μαζί, και όταν το κάνουν τείνουν να ανατιναχτούν, εκτοξεύοντας τα κβαντικά τους έντερα σε όλο το διάστημα. Ανάλογα με την εσωτερική δομή και τη σύνθεση των αστεριών νετρονίων, το «ejecta» (ο ευγενικός επιστημονικός όρος για τον αστρονομικό εμετό βλημάτων) θα μοιάζει διαφορετικός από εμάς που είναι συνδεδεμένοι με τη Γη, δίνοντάς μας έναν ακαθάριστο αλλά δυνητικά ισχυρό τρόπο να κατανοήσουμε αυτά τα εξωτικά πλάσματα.
Neutron Star Nougat
Όπως ίσως το μαντέψατε, τα αστέρια νετρονίων αποτελούνται από νετρόνια. Λοιπόν, κυρίως. Έχουν επίσης κάποια πρωτόνια που κολυμπούν μέσα τους, κάτι που είναι σημαντικό για αργότερα, ελπίζω να το θυμάστε αυτό.
Τα αστέρια νετρονίων είναι οι εναπομείναντες πυρήνες μερικών πολύ μεγάλων αστεριών. Όταν αυτά τα γιγαντιαία αστέρια πλησιάζουν στο τέλος της ζωής τους, αρχίζουν να συντήκουν ελαφρύτερα στοιχεία σε σίδηρο και νικέλιο. Το βαρυτικό βάρος του υπόλοιπου άστρου συνεχίζει να συνθλίβει αυτά τα άτομα μαζί, αλλά αυτές οι αντιδράσεις σύντηξης δεν παράγουν πλέον υπερβολική ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι τίποτα δεν εμποδίζει το αστέρι να συνεχίσει να καταρρέει καταστροφικά.
Στον πυρήνα οι πιέσεις και οι πυκνότητες γίνονται τόσο ακραίες που τυχαία ηλεκτρόνια ωθούνται μέσα στα πρωτόνια, μετατρέποντάς τα σε νετρόνια. Μόλις ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία (η οποία διαρκεί λιγότερο από δώδεκα λεπτά) αυτή η γιγαντιαία σφαίρα νετρονίων έχει τελικά το περιθώριο για να αντισταθεί στην περαιτέρω κατάρρευση. Το υπόλοιπο αστέρι αναπηδά από τον πρόσφατα σφυρηλατημένο πυρήνα και ανατινάσσεται σε μια όμορφη έκρηξη σουπερνόβα, αφήνοντας πίσω τον πυρήνα: το αστέρι νετρονίων.
Spirals Of Doom
Έτσι, όπως είπα, τα αστέρια νετρονίων είναι γιγαντιαίες μπάλες νετρονίων, με τόνους υλικού (αξίζει λίγους ήλιους!) Γεμάτο σε έναν όγκο όχι μεγαλύτερο από μια πόλη. Όπως μπορείτε να φανταστείτε, οι εσωτερικοί χώροι αυτών των εξωτικών πλασμάτων είναι περίεργοι, μυστηριώδεις και περίπλοκοι.
Τα νετρόνια συσσωρεύονται σε στρώματα και σχηματίζουν μικρές δομές; Είναι τα βαθιά εσωτερικά μια παχιά σούπα νετρονίων που μόλις γίνονται πιο ξένα και ξένα όσο πιο βαθιά πηγαίνετε; Αυτό δίνει τη θέση σε ακόμη πιο περίεργα πράγματα; Τι γίνεται με τη φύση του φλοιού - το εξώτατο στρώμα συσκευασμένων ηλεκτρονίων;
Υπάρχουν πολλές αναπάντητες ερωτήσεις όσον αφορά τα αστέρια νετρονίων. Αλλά ευτυχώς, η φύση μας έδωσε έναν τρόπο να κοιτάξουμε μέσα τους.
Μικρό μειονέκτημα: πρέπει να περιμένουμε να συγκρούσουν δύο αστέρια νετρονίων προτού πάρουμε την ευκαιρία να δούμε τι είναι φτιαγμένα. Θυμάστε το GW170817; Στην πραγματικότητα το κάνετε - ήταν η μεγάλη ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων που προέρχονταν από δύο συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων, μαζί με μια σειρά από παρατηρήσεις παρακολούθησης τηλεσκοπίου ταχείας πυρκαγιάς σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Όλες αυτές οι ταυτόχρονες παρατηρήσεις μας έδωσαν την πιο ολοκληρωμένη εικόνα των λεγόμενων kilonovasή ισχυρές εκρήξεις ενέργειας και ακτινοβολίας από αυτά τα ακραία γεγονότα. Το συγκεκριμένο επεισόδιο του GW170817 ήταν το μοναδικό που πιάστηκε ποτέ με ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, αλλά σίγουρα όχι το μόνο που συνέβη στο σύμπαν.
Ελπίδα νετρονίου
Όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται, τα πράγματα γίνονται ακατάστατα πολύ γρήγορα. Αυτό που κάνει τα πράγματα ιδιαίτερα ακατάστατα είναι ο μικρός πληθυσμός των πρωτονίων που κρύβονται γύρω από το αστέρι νετρονίων κυρίως νετρονίων. Λόγω του θετικού τους φορτίου και της εξαιρετικά γρήγορης περιστροφής του ίδιου του αστεριού, είναι σε θέση να δημιουργήσουν απίστευτα ισχυρό μαγνητικό πεδίο (σε ορισμένες περιπτώσεις τα πιο ισχυρά μαγνητικά πεδία σε ολόκληρο το σύμπαν) και αυτά τα μαγνητικά πεδία παίζουν κάποια άσχημα παιχνίδια.
Μετά από μια σύγκρουση αστεριού νετρονίων, τα κουρελιασμένα υπολείμματα των νεκρών αστεριών συνεχίζουν να περιστρέφονται μεταξύ τους σε γρήγορη τροχιά, με μερικά από τα εντόσθιά τους να επεκτείνονται σε ένα κύμα τιτανικής έκρηξης, τροφοδοτούμενο από την ενέργεια της συντριβής.
Το υπόλοιπο υλικό στροβιλισμού σχηματίζει γρήγορα έναν δίσκο, με αυτόν τον δίσκο να περνιέται από ισχυρά μαγνητικά πεδία. Και όταν ισχυρά μαγνητικά πεδία βρίσκονται μέσα σε δίσκους που περιστρέφονται γρήγορα, αρχίζουν να αναδιπλώνονται και να ενισχύονται, γίνονται ακόμη πιο δυνατοί. Μέσα από μια διαδικασία που δεν είναι πλήρως κατανοητή (επειδή η φυσική, όπως το σενάριο, γίνεται λίγο ακατάστατη) αυτά τα μαγνητικά πεδία τυλίγονται κοντά στο κέντρο του δίσκου και του υλικού διοχέτευσης έξω και μακριά από το σύστημα: ένα τζετ.
Οι πίδακες, ένας σε κάθε πόλο, εκτοξεύονται προς τα έξω, μεταφέρουν ακτινοβολία και σωματίδια μακριά από το κοσμικό αυτοκινητιστικό ατύχημα. Σε μια πρόσφατη εργασία, η έρευνα διερεύνησε τον σχηματισμό και τη διάρκεια ζωής του αεροσκάφους, εξετάζοντας ιδιαίτερα προσεκτικά πόσο καιρό χρειάζεται για να σχηματιστεί ένα τζετ μετά την αρχική σύγκρουση. Αποδεικνύεται ότι οι λεπτομέρειες του μηχανισμού εκτόξευσης αεριωθούμενων εξαρτώνται από το εσωτερικό περιεχόμενο των αρχικών αστεριών νετρονίων: εάν αλλάξετε τον τρόπο δομής των αστεριών νετρονίων, λαμβάνετε ιστορίες σύγκρουσης διαφορών και διαφορετικές υπογραφές στις ιδιότητες των πίδακες.
Με πιο φρικτές παρατηρήσεις των kilonovas ίσως να είμαστε ακόμη σε θέση να διακρίνουμε μερικά από αυτά τα μοντέλα και να μάθουμε τι κάνει τα αστέρια νετρονίων να τσίμπησαν πραγματικά.
Διαβάστε περισσότερα: "Εκροές jet-cocoon από συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων: δομή, καμπύλες φωτός και θεμελιώδης φυσική"
