Astronomové hledí uvnitř neutronové hvězdy

Pin
Send
Share
Send

Povrchové vzory pro různé torzní režimy. Klikni pro zvětšení
Masivní exploze na povrchu neutronové hvězdy poskytla astronomům příležitost nahlédnout dovnitř svého povrchu, podobně jako geologové chápou strukturu Země pod našimi nohama. Výbuch otřásl neutronovou hvězdou a zazvonil jako zvonek. Vibrace pak prošly vrstvami různé hustoty - kluzké nebo pevné - a změnily rentgenové proudy. Astronomové počítali, že má silnější kůru hlubokou přibližně 1,6 km (1 míle), což odpovídá teoretickým odhadům.

Americko-německý tým vědců z Institutu Maxe Plancka pro astrofyziku a NASA použil Rossi X-ray Timing Explorer NASA k odhadu hloubky kůry neutronové hvězdy, nejhustšího objektu známého ve vesmíru. Kůra, říkají, je asi 1,6 km hluboká a tak pevně zabalená, že lžička tohoto materiálu by vážila asi 10 milionů tun na Zemi.

Toto měření, první svého druhu, přišlo s prosazováním masivní exploze na neutronovou hvězdu v prosinci 2004. Vibrace z exploze odhalily podrobnosti o složení hvězdy. Tato technika je analogická seismologii, studii seismických vln způsobených zemětřesením a explozemi, která odhaluje strukturu zemské kůry a vnitřku.

Tato nová seismologická technika poskytuje způsob, jak prozkoumat vnitřek neutronové hvězdy, místo velkého tajemství a spekulací. Tlak a hustota jsou zde tak intenzivní, že jádro by mohlo obsahovat exotické částice, o nichž se předpokládá, že existovaly až v okamžiku Velkého třesku.

Dr. Anna Watts z Institutu Maxe Plancka pro astrofyziku v Garchingu provedla tento výzkum ve spolupráci s Dr. Todem Strohmayerem z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu v Marylandu.

"Myslíme si, že tato exploze, největší svého druhu, jakou kdy pozorovala, hvězdu opravdu trhla a doslova ji začala zvonit jako zvonek," řekl Strohmayer. "Vibrace vzniklé při výbuchu, i když slabé, poskytují velmi specifické stopy o tom, z čeho jsou tyto bizarní objekty vyrobeny." Stejně jako zvonek, prsten neutronové hvězdy závisí na tom, jak vlny procházejí vrstvami s různou hustotou, ať už slizovité nebo pevné. “

Neutronová hvězda je jádro pozůstatků hvězdy, která je několikrát hmotnější než slunce. Neutronová hvězda obsahuje asi 1,4 solárních hmot materiálu napěněného do koule, která má průměr asi 20 kilometrů. Oba vědci zkoumali neutronovou hvězdu s názvem SGR 1806-20, která se nachází asi 40 000 světelných let od Země v souhvězdí Střelce. Objekt je v podtřídě vysoce magnetických neutronových hvězd nazývaných magnetary.

27. prosince 2004 došlo na povrchu SGR 1806-20 k bezprecedentnímu výbuchu, nejjasnější události, jaké kdy bylo vidět za naší sluneční soustavou. Výbuch, zvaný hyperflare, byl způsoben náhlou změnou silného magnetického pole hvězdy, které prasklo kůru a pravděpodobně způsobilo masivní hvězdné otřesy. Událost byla detekována mnoha vesmírnými observatořími, včetně průzkumníka Rossiho, který pozoroval vyzařované rentgenové světlo.

Strohmayer a Watts si myslí, že oscilace jsou důkazem globálních torzních vibrací v hvězdné kůře. Tyto vibrace jsou analogické S-vlnám pozorovaným během zemětřesení, jako vlna pohybující se přes lano. Jejich studie, která vycházela z pozorování vibrací z tohoto zdroje, kterou provedl Dr. GianLuca Izrael z italského Národního ústavu pro astrofyziku, během hyperflare objevila několik nových frekvencí.

Watts a Strohmayer následně potvrdili svá měření pomocí solárního spektroskopického snímače Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, které také zaznamenalo hyperflaru, a našli první důkaz vysokofrekvenčního kmitání při 625 Hz, což svědčí o vlnách, které svisle prochází krustou.

Množství frekvencí - podobně jako akord, na rozdíl od jediné noty - umožnilo vědcům odhadnout hloubku neutronové hvězdné kůry. Toto je založeno na srovnání frekvencí z vln, které se pohybují kolem hvězdné kůry a od těch, které jím procházejí radiálně. Průměr neutronové hvězdy je nejistý, ale na základě odhadu asi 20 kilometrů napříč by kůra byla hluboká asi 1,6 km. Toto číslo, založené na pozorovaných frekvencích, je v souladu s teoretickými odhady.

Seismologie Starquake má velký slib pro stanovení mnoha vlastností neutronových hvězd. Strohmayer a Watts analyzovali archivovaná Rossiho data z magnetické hyperflary stmívače 1998 (od SGR 1900 + 14) a našli zde také výkyvné oscilace, i když nejsou dostatečně silné, aby určily tloušťku kůry.

Větší exploze neutronové hvězdy detekovaná v rentgenovém paprsku by mohla odhalit hlubší tajemství, jako je povaha hmoty v jádru hvězdy. Jednou vzrušující možností je, že jádro může obsahovat volné kvarky. Kvarky jsou stavební kameny protonů a neutronů a za normálních podmínek jsou vždy pevně svázány. Nalezení důkazů o volných kvarkech by pomohlo pochopit pravou podstatu hmoty a energie. Laboratoře na Zemi, včetně masivních urychlovačů částic, nemohou vytvářet energie potřebné k odhalení volných kvarků.

"Neutronové hvězdy jsou skvělé laboratoře pro studium extrémní fyziky," řekl Watts. "Byli bychom rádi, kdybychom mohli otevřít jeden, ale protože se to pravděpodobně nestane, pozorování účinků magnetické hyperflary na neutronovou hvězdu je možná další nejlepší věc."

Původní zdroj: Max Planck Society

Pin
Send
Share
Send