Modelele de suprafață pentru diferite moduri de torsiune. Faceți clic pentru a mări
O explozie masivă pe suprafața unei stele cu neutroni le-a oferit astronomilor posibilitatea de a privi în interiorul suprafeței sale, similar cu modul în care geologii înțeleg structura Pământului sub picioarele noastre. Explozia a zguduit steaua de neutroni și a pus-o să sune ca un clopot. Vibrațiile au trecut apoi prin straturi de densitate diferită - netezite sau solide - schimbând razele X care curg. Astronomii au calculat că are o crustă mai groasă de aproximativ 1,6 km (1 mile) adâncime, corespunzând estimărilor teoretice.
O echipă americană-germană de oameni de știință de la Institutul Max Planck pentru Astrofizică și NASA au folosit exploratorul de sincronizare cu raze X Rossi al NASA pentru a estima adâncimea crustei pe o stea cu neutroni, cel mai dens obiect cunoscut din univers. Zic, crusta are aproximativ 1,6 kilometri adâncime și atât de strâns ambalată încât o linguriță din acest material ar cântări aproximativ 10 milioane de tone pe Pământ.
Această măsurare, prima de acest fel, a venit prin amploarea unei explozii masive pe o stea cu neutroni în decembrie 2004. Vibrațiile din explozie au dezvăluit detalii despre compoziția stelei. Tehnica este similară cu seismologia, studiul undelor seismice de la cutremure și explozii, care dezvăluie structura scoarței pământului și a interiorului.
Această nouă tehnică de seismologie oferă o modalitate de a sonda interiorul unei stele cu neutroni, un loc de mare mister și speculații. Presiunea și densitatea sunt atât de intense aici, încât miezul ar putea adăposti particule exotice care se crede că au existat doar în momentul Big Bang.
Dr. Anna Watts, de la Institutul Max Planck pentru Astrofizică din Garching, a efectuat această cercetare în colaborare cu Dr. Tod Strohmayer de la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland.
„Credem că această explozie, cea mai mare de acest fel observată vreodată, a zdrobit într-adevăr steaua și a început-o să sune ca un clopot”, a spus Strohmayer. „Vibrațiile create în explozie, deși sunt slabe, oferă indicii foarte specifice despre ce sunt realizate aceste obiecte bizare. La fel ca un clopot, inelul unei stele cu neutroni depinde de modul în care undele trec prin straturi de densitate diferită, fie slushy, fie solid. "
O stea neutronică este rămășița de bază a unei stele, de câteva ori mai masivă decât soarele. O stea cu neutroni conține aproximativ 1,4 mase solare de materiale înghesuite într-o sferă doar aproximativ 20 de kilometri. Cei doi oameni de știință au examinat o stea cu neutroni, numită SGR 1806-20, situată la aproximativ 40.000 de ani lumină de Pământ, în constelația Săgetător. Obiectul se află într-o subclasă de stele cu neutroni extrem de magnetici numiți magneta.
Pe 27 decembrie 2004, suprafața SGR 1806-20 a cunoscut o explozie fără precedent, cel mai strălucit eveniment văzut vreodată dincolo de sistemul nostru solar. Explozia, numită hiperflare, a fost cauzată de o schimbare bruscă a puternicului câmp magnetic al stelei care a crăpat crusta, producând probabil o masivă de stea. Evenimentul a fost detectat de numeroase observatorii spațiale, inclusiv de Rossi Explorer, care a observat lumina cu raze X emisă.
Strohmayer și Watt cred că oscilațiile sunt dovezi ale vibrațiilor torsionale globale din scoarța stelei. Aceste vibrații sunt analoge undelor S observate în timpul cutremurelor terestre, precum o undă care se deplasează printr-o frânghie. Studiul lor, bazat pe observațiile vibrațiilor din această sursă de către Dr. GianLuca Israel din Institutul Național de Astrofizică din Italia, a găsit mai multe frecvențe noi în timpul hiperflarei.
Ulterior, Watts și Strohmayer și-au confirmat măsurătorile folosind imaginea spectroscopică solară Ramaty High Energy Solar de la NASA, un observator solar care a înregistrat și hiperflare și au găsit primele dovezi pentru o oscilație de înaltă frecvență la 625 Hz, indicând undele care traversează crusta pe verticală.
Abundența frecvențelor - asemănătoare cu o coardă, spre deosebire de o singură notă - le-a permis oamenilor de știință să estimeze adâncimea scoarței stelelor de neutroni. Aceasta se bazează pe o comparație a frecvențelor din valurile care călătoresc în jurul crustei stelare și a celor care călătoresc radial prin ea. Diametrul unei stele cu neutroni este incert, însă, pe baza estimării a aproximativ 20 de kilometri, crusta ar fi de aproximativ 1,6 kilometri adâncime. Această cifră, pe baza frecvențelor observate, este în conformitate cu estimările teoretice.
Seismologia Starquake are o promisiune mare pentru determinarea multor proprietăți ale stelelor neutronice. Strohmayer și Watts au analizat datele Rossi arhivate dintr-un hiperflare magnetar dimmer din 1998 (de la SGR 1900 + 14) și au găsit oscilații telltale aici, deși nu sunt suficient de puternice pentru a determina grosimea crustei.
O explozie mai mare de stele cu neutroni detectată în razele X ar putea dezvălui secrete mai profunde, precum natura materiei din miezul stelei. O posibilitate interesantă este că miezul ar putea conține quark-uri gratuite. Quark-urile sunt blocurile de construcție ale protonilor și neutronilor și în condiții normale sunt întotdeauna strâns legate între ele. Găsirea de dovezi pentru quark-uri gratuite ar ajuta la înțelegerea adevăratei naturi a materiei și a energiei. Laboratoarele de pe Pământ, inclusiv acceleratoarele de particule masive, nu pot genera energiile necesare pentru a descoperi quark-uri libere.
„Stelele neutronice sunt laboratoare excelente pentru studiul fizicii extreme”, a spus Watts. „Ne-ar plăcea să reușim să deschidem unul deschis, dar din moment ce probabil nu se va întâmpla, observarea efectelor unei hiperflare magnetare asupra unei stele cu neutroni este poate următorul lucru.”
Sursa originală: Max Planck Society
