Τα σχέδια επιφάνειας για διαφορετικούς στρεπτικούς τρόπους. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Μια μαζική έκρηξη στην επιφάνεια ενός άστρου νετρονίων έδωσε στους αστρονόμους την ευκαιρία να ρίξουν μια ματιά μέσα στην επιφάνειά του, παρόμοια με το πώς οι γεωλόγοι κατανοούν τη δομή της Γης κάτω από τα πόδια μας. Η έκρηξη συγκλόνισε το αστέρι νετρονίων και το χτύπησε σαν κουδούνι. Οι δονήσεις στη συνέχεια πέρασαν από στρώματα διαφορετικής πυκνότητας - λασπώδη ή συμπαγή - αλλάζοντας τη ροή των ακτίνων Χ. Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι έχει πυκνότερο φλοιό βάθους περίπου 1,6 km (1 μίλι), ταιριάζοντας με θεωρητικές εκτιμήσεις.
Μια ομάδα επιστημόνων ΗΠΑ-Γερμανίας από το Ινστιτούτο Max Planck για την Αστροφυσική και τη NASA χρησιμοποίησαν τον Rossi Xing ray Timing Explorer της NASA για να εκτιμήσουν το βάθος του φλοιού σε ένα αστέρι νετρονίων, το πυκνότερο αντικείμενο που είναι γνωστό στο σύμπαν. Λένε ότι ο φλοιός έχει βάθος περίπου 1,6 χιλιόμετρα και είναι τόσο σφιχτό που ένα κουταλάκι του γλυκού αυτού του υλικού θα ζύγιζε περίπου 10 εκατομμύρια τόνους στη Γη.
Αυτή η μέτρηση, η πρώτη του είδους της, προήλθε από μια τεράστια έκρηξη σε ένα αστέρι νετρονίων τον Δεκέμβριο του 2004. Οι κραδασμοί από την έκρηξη αποκάλυψαν λεπτομέρειες σχετικά με τη σύνθεση του αστεριού. Η τεχνική είναι ανάλογη με τη σεισμολογία, τη μελέτη σεισμικών κυμάτων από σεισμούς και εκρήξεις, που αποκαλύπτουν τη δομή του φλοιού της γης και του εσωτερικού.
Αυτή η νέα τεχνική σεισμολογίας παρέχει έναν τρόπο ανίχνευσης του εσωτερικού ενός αστέρα νετρονίων, ενός τόπου μεγάλου μυστηρίου και κερδοσκοπίας. Η πίεση και η πυκνότητα είναι τόσο έντονα εδώ που ο πυρήνας μπορεί να φιλοξενεί εξωτικά σωματίδια που πιστεύεται ότι υπήρχαν μόνο τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης.
Η Δρ Anna Watts, του Ινστιτούτου Max Planck για την Αστροφυσική στο Garching, πραγματοποίησε αυτήν την έρευνα σε συνεργασία με τον Δρ Tod Strohmayer του Κέντρου Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ.
«Πιστεύουμε ότι αυτή η έκρηξη, η μεγαλύτερη στο είδος της που παρατηρήθηκε ποτέ, πραγματικά συγκλόνισε το αστέρι και άρχισε κυριολεκτικά να χτυπά σαν κουδούνι», δήλωσε ο Strohmayer. «Οι δονήσεις που δημιουργούνται στην έκρηξη, αν και αχνές, παρέχουν πολύ συγκεκριμένες ενδείξεις για το τι κατασκευάζονται αυτά τα παράξενα αντικείμενα. Ακριβώς όπως ένα κουδούνι, ο δακτύλιος ενός αστεριού νετρονίων εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο τα κύματα περνούν από στρώματα διαφορετικής πυκνότητας, είτε λασπωμένα είτε στερεά. "
Ένα αστέρι νετρονίων είναι ο πυρήνας των υπολειμμάτων ενός άστρου πολλές φορές πιο ογκώδες από τον ήλιο. Ένα αστέρι νετρονίων περιέχει περίπου 1,4 ηλιακές μάζες υλικού που στριφογυρίζουν σε μια σφαίρα μόνο περίπου 20 χιλιόμετρα. Οι δύο επιστήμονες εξέτασαν ένα αστέρι νετρονίων με το όνομα SGR 1806-20, το οποίο βρίσκεται περίπου 40.000 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Τοξότη. Το αντικείμενο βρίσκεται σε μια υποκατηγορία άκρως μαγνητικών αστεριών νετρονίων που ονομάζονται magnetars.
Στις 27 Δεκεμβρίου 2004, η επιφάνεια του SGR 1806-20 γνώρισε μια άνευ προηγουμένου έκρηξη, το πιο φωτεινό γεγονός που έχει δει ποτέ πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. Η έκρηξη, που ονομάζεται υπερφόρτιση, προκλήθηκε από μια ξαφνική αλλαγή στο ισχυρό μαγνητικό πεδίο του αστεριού που έσπασε τον φλοιό, πιθανότατα προκαλώντας ένα τεράστιο σεισμό. Η εκδήλωση εντοπίστηκε από πολλά διαστημικά παρατηρητήρια, συμπεριλαμβανομένου του Rossi Explorer, που παρατήρησε την ακτινογραφία που εκπέμπεται.
Ο Strohmayer και ο Watts πιστεύουν ότι οι ταλαντώσεις είναι απόδειξη παγκόσμιων στρεπτικών δονήσεων στο φλοιό του αστεριού. Αυτές οι δονήσεις είναι ανάλογες με τα κύματα S που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια των επίγειων σεισμών, όπως ένα κύμα που κινείται μέσω ενός σχοινιού. Η μελέτη τους, βασισμένη σε παρατηρήσεις δονήσεων από αυτήν την πηγή από τον Δρ GianLuca Israel του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας, βρήκε αρκετές νέες συχνότητες κατά τη διάρκεια της υπερπλάνης.
Στη συνέχεια, οι Watts και Strohmayer επιβεβαίωσαν τις μετρήσεις τους χρησιμοποιώντας το Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager της NASA, ένα ηλιακό παρατηρητήριο που κατέγραψε επίσης την υπερφόρτιση και βρήκε τα πρώτα στοιχεία για ταλάντωση υψηλής συχνότητας στα 625 Hz, ενδεικτικά των κυμάτων που διασχίζουν τον φλοιό κάθετα.
Η αφθονία των συχνοτήτων - παρόμοια με μια χορδή, σε αντίθεση με μια νότα - επέτρεψε στους επιστήμονες να εκτιμήσουν το βάθος του φλοιού των αστεριών νετρονίων. Αυτό βασίζεται σε σύγκριση των συχνοτήτων από κύματα που ταξιδεύουν γύρω από τον φλοιό του αστεριού και από εκείνα που ταξιδεύουν ακτινικά μέσα από αυτό. Η διάμετρος ενός αστεριού νετρονίων είναι αβέβαιη, αλλά με βάση την εκτίμηση περίπου 20 χιλιομέτρων, ο φλοιός θα έχει βάθος περίπου 1,6 χιλιόμετρα. Αυτός ο αριθμός, με βάση τις παρατηρούμενες συχνότητες, είναι σύμφωνος με θεωρητικές εκτιμήσεις.
Η σεισμολογία Starquake έχει μεγάλη υπόσχεση για τον προσδιορισμό πολλών ιδιοτήτων αστεριών νετρονίων. Οι Strohmayer και Watts ανέλυσαν αρχειοθετημένα δεδομένα Rossi από ένα dimmer 1998 magnetar hyperflare (από SGR 1900 + 14) και βρήκαν επίσης ταλαντωμένες ενδείξεις εδώ, αν και δεν είναι αρκετά ισχυρές για να προσδιορίσουν το πάχος του φλοιού.
Μια μεγαλύτερη έκρηξη αστεριού νετρονίων που εντοπίστηκε στις ακτίνες Χ μπορεί να αποκαλύψει βαθύτερα μυστικά, όπως η φύση της ύλης στον πυρήνα του αστεριού. Μια συναρπαστική πιθανότητα είναι ότι ο πυρήνας μπορεί να περιέχει δωρεάν κουάρκ. Τα κουάρκ είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτονίων και των νετρονίων, και υπό κανονικές συνθήκες συνδέονται πάντα στενά μεταξύ τους. Η εύρεση αποδεικτικών στοιχείων για δωρεάν κουάρκ θα βοηθούσε στην κατανόηση της πραγματικής φύσης της ύλης και της ενέργειας. Τα εργαστήρια στη Γη, συμπεριλαμβανομένων των μαζικών επιταχυντών σωματιδίων, δεν μπορούν να παράγουν τις ενέργειες που απαιτούνται για να αποκαλύψουν ελεύθερα κουάρκ.
«Τα αστέρια νετρονίων είναι εξαιρετικά εργαστήρια για τη μελέτη της ακραίας φυσικής», δήλωσε ο Watts. "Θα θέλαμε να είμαστε σε θέση να σπάσουμε ένα ανοιχτό, αλλά επειδή αυτό πιθανότατα δεν πρόκειται να συμβεί, παρατηρώντας τα αποτελέσματα μιας μαγνητικής υπερφόρτισης σε ένα αστέρι νετρονίων είναι ίσως το επόμενο καλύτερο πράγμα."
Αρχική πηγή: Max Planck Society
