Neutronové hvězdy byly klasifikovány jako „nemrtvé“… skutečné zombie hvězdy. Narodili se, když se pod gravitací zhroutila masivní hvězda a její vnější vrstvy byly rozfouknuty daleko a široko, přesahující miliardu sluncí, v případě supernovy. Zbývá hvězdná mrtvola ... jádro nepředstavitelné hustoty ... kde jedna lžička váží na Zemi asi miliardu tun. Jak bychom studovali takovou zvědavost? NASA navrhla misi nazvanou Průzkumník vnitřního složení neutronových hvězd (NICER), která by detekovala zombie a umožnila nám vidět do temného srdce neutronové hvězdy.
Jádro neutronové hvězdy je docela neuvěřitelné. Navzdory skutečnosti, že odfoukla většinu svého vnějšího povrchu a zastavila jadernou fúzi, stále vyzařuje teplo z exploze a vyzařuje magnetické pole, které naklápělo váhu. Tato intenzivní forma záření způsobená kolapsem jádra měří více než bilionkrát silnější než magnetické pole Země. Pokud si nemyslíte, že působivé, pak si o velikosti. Hvězda mohla být původně průměrem bilionů kilometrů nebo více, ale nyní je komprimována na velikost průměrného města. To dělá z neutronové hvězdy malou dynamiku - schopnou kondenzovat hmotu do sebe při více než 1,4násobku obsahu Slunce nebo nejméně 460 000 Země.
"Neutronová hvězda je přímo na hranici hmoty, jak může existovat - pokud se stane hustší, stane se z ní černá díra," říká Dr. Zaven Arzoumanian z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu v Marylandu. "Nemáme způsob, jak vytvořit neutronové hvězdné interiéry na Zemi, takže to, co se stane pod takovým neuvěřitelným tlakem, je záhadou - existuje mnoho teorií o tom, jak se chová." Nejblíže k simulaci těchto podmínek je v urychlovačích částic, které rozbíjejí atomy dohromady téměř rychlostí světla. Tyto srážky však nejsou přesnou náhradou - trvají pouze zlomek vteřiny a generují teploty, které jsou mnohem vyšší než to, co je uvnitř neutronových hvězd. ““
Pokud bude schválena, bude mise NICER zahájena do léta 2016 a roboticky připojena k Mezinárodní vesmírné stanici. V září 2011 NASA vybrala NICER ke studiu jako potenciální průzkumná mise příležitosti. Mise obdrží 250 000 dolarů na provedení 11měsíční implementační studie studie. Z 20 podání bylo vybráno pět návrhů mise příležitosti. Po podrobných studiích plánuje NASA v únoru 2013 vybrat pro rozvoj jeden nebo více z pěti návrhů mise příležitosti.
Co bude NICER dělat? Za prvé, řada 56 dalekohledů shromáždí rentgenové informace z magnetických pólů a hotspotů neutronových hvězd. Právě z těchto oblastí uvolňují naše zombie hvězdy rentgenové paprsky a při rotaci vytvářejí puls světla - tedy termín „pulsar“. Když se neutronová hvězda smršťuje, točí se rychleji a výsledná intenzivní gravitace může vytáhnout materiál z těsně obíhající hvězdy. Některé z těchto pulsarů se točí tak rychle, že mohou dosáhnout rychlosti několika stovek otáček za sekundu! Vědci se snaží pochopit, jak se hmota chová uvnitř neutronové hvězdy a že „stanoví správnou rovnici státu (EOS), která nejpřesněji popisuje, jak hmota reaguje na rostoucí tlak. V současné době existuje mnoho navrhovaných EOS, z nichž každý navrhuje, že hmota může být komprimována různými množstvími uvnitř neutronových hvězd. Předpokládejme, že jste drželi dvě koule stejné velikosti, ale jedna byla vyrobena z pěny a druhá byla vyrobena ze dřeva. Mohli byste stlačit pěnovou kouli na menší velikost než dřevěná. Stejně tak EOS, který říká, že hmota je vysoce stlačitelná, předpovídá menší neutronovou hvězdu pro danou hmotu než EOS, který říká, že hmota je méně stlačitelná. “
Nyní bude muset vše, co NICER udělat, je pomoci nám změřit hmotnost pulsaru. Jakmile je to určeno, můžeme získat správný EOS a odemknout tajemství toho, jak se hmota chová pod intenzivní gravitací. "Problém je v tom, že neutronové hvězdy jsou malé a příliš daleko, aby umožnily přímé měření jejich velikosti," říká hlavní vyšetřovatel NICER Dr. Keith Gendreau z Goddardu NASA. „NICER však bude první misí, která bude mít dostatečnou citlivost a časové rozlišení, aby nepřímo zjistila velikost neutronové hvězdy. Klíčem je přesně změřit, jak se mění jas rentgenového paprsku při rotaci neutronové hvězdy. “
Co jiného dělá naše zombie hvězda, je to působivé? Kvůli jejich extrémní gravitaci v tak malém objemu narušují prostor / čas v souladu s Einsteinovou teorií obecné relativity. Je to vesmírná „warp“, která umožňuje astronomům odhalit přítomnost doprovodné hvězdy. To také produkuje efekty jako orbitální posun volal precession, dovolovat dvojici obíhat kolem sebe působit gravitační vlny a produkovat měřitelnou orbitální energii. Jedním z cílů společnosti NICER je odhalit tyto účinky. Warp sám umožní týmu určit velikost neutronové hvězdy. Jak? Představte si tlačení prstu do pružného materiálu - pak si představte, že na něj tlačíte celou ruku. Čím menší je neutronová hvězda, tím více bude deformovat prostor a světlo.
Zde jsou velmi důležité světelné křivky. Když jsou aktivní body neutronové hvězdy zarovnány s našimi pozorováními, jas se zvyšuje, když se jeden otočí do pohledu a ztmavuje, když se otáčí pryč. Výsledkem je světelná křivka s velkými vlnami. Když je však prostor zkreslený, můžeme si prohlížet křivku a vidět druhý hotspot - výsledkem je světelná křivka s plynulejšími menšími vlnami. Tým má modely, které vytvářejí „jedinečné světelné křivky pro různé velikosti předpovídané různými EOS. Výběrem světelné křivky, která nejlépe odpovídá pozorované křivce, získají správnou EOS a vyřeší hádanku hmoty na okraji zapomnění. “
A vdechněte život zombie hvězdám…
Původní zdroj příběhu: NASA Mission News.
