Eri vääntömoodien pintakuviot. Klikkaa suurentaaksesi
Massiivinen räjähdys neutronitähteen pinnalla antoi tähtitieteilijöille mahdollisuuden käydä vertaansa sen pinnan sisällä, samankaltainen kuin kuinka geologit ymmärtävät maamme rakennetta jalkojemme alla. Räjähdys iski neutronitähtiä ja asetti sen soimaan kuin kello. Värähtelyt kulkivat sitten eri tiheyden kerrosten läpi - slushy tai kiinteinä - muuttaen röntgensäteiden virtaavan pois. Tähtitieteilijät laskivat, että sen kuoren paksuus on noin 1,6 km (1 mailin) syvyys, joka vastaa teoreettisia arvioita.
USA: n saksalainen Max Planckin astrofysiikan instituutin ja NASA: n tutkijoiden ryhmä on käyttänyt NASA: n Rossi-röntgen-ajoituksen tutkijaa kuoren syvyyden arvioimiseksi neutronitähdellä, joka on maailmankaikkeuden tihein esine. Kuori on heidän mukaansa noin 1,6 kilometriä syvä ja niin tiiviisti pakattu, että teelusikallinen tätä materiaalia painaa noin 10 miljoonaa tonnia maan päällä.
Tämä ensimmäinen laatuaan oleva mittaus tuli myönteisenä massiivisesta räjähdyksestä neutronitähdelle joulukuussa 2004. Räjähdyksen aiheuttamat tärinä paljastivat tähtien koostumuksen yksityiskohdat. Tekniikka on samanlainen kuin seismologia, maanjäristysten ja räjähdysten aiheuttamien seismisten aaltojen tutkimus, jotka paljastavat maankuoren ja sisätilojen rakenteen.
Tämä uusi seismologiatekniikka tarjoaa tavan koettaa neutronitähden sisätilat, paikkaan suurta mysteeriä ja keinottelua. Paine ja tiheys ovat täällä niin voimakkaita, että ydin saattaa satamassa eksoottisia hiukkasia, joiden ajateltiin olevan olemassa vain Ison räjähdyksen aikaan.
Tohtori Anna Watts, Max Planck Astrophysics Institute of Garching, suoritti tämän tutkimuksen yhteistyössä tohtori Tod Strohmayerin kanssa NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksesta Greenbeltissä, Marylandissa.
"Mielestämme tämä räjähdys, laatuaan laajin, mitä koskaan on havaittu, todella räpytti tähtiä ja kirjaimellisesti alkoi sen soivan kuin kello", Strohmayer sanoi. ”Räjähdyksessä syntyvät värähtelyt, vaikka ne ovatkin heikkoja, antavat erityisiä johtolankoja siitä, mistä nämä omituiset esineet on tehty. Aivan kuten soittokello, neutronitähden rengas riippuu siitä, kuinka aallot kulkevat eri tiheyden kerrosten läpi, joko slummin tai kiinteänä. "
Neutronitähti on tähden ydinjäännökset, jotka ovat kerran useita massiivisempia kuin aurinko. Neutronitähti sisältää noin 1,4 auringon massaa materiaalia, joka on paisunut palloon vain noin 20 kilometrin poikki. Kaksi tutkijaa tutkivat neutronitähteä nimeltä SGR 1806-20, joka sijaitsee noin 40 000 valovuoden päässä Maasta Jousimiehen tähdistössä. Kohde on erittäin magneettisten neutronitähtien alaryhmässä, jota kutsutaan magnetaareiksi.
27. joulukuuta 2004 SGR 1806-20: n pinnalla tapahtui ennennäkemätön räjähdys, kirkkain tapahtuma, mitä koskaan nähty aurinkokunnan ulkopuolella. Räjähdyksen, jota kutsutaan hyperflareksi, aiheutti äkillinen muutos tähden voimakkaassa magneettikentässä, joka halkeili kuoren ja aiheutti todennäköisesti massiivisen starquake. Tapahtuma havaittiin monissa avaruus observatorioissa, mukaan lukien Rossi Explorer, joka havaitsi säteilytetyn säteilyvalon.
Strohmayer ja Watts ajattelevat, että värähtelyt ovat todisteita maailman kuormituksen värähtelystä tähden kuoressa. Nämä värähtelyt ovat samanlaisia kuin maanpäällisissä maanjäristyksissä havaitut S-aallot, kuten köyden läpi liikkuva aalto. Heidän tutkimuksensa, joka perustui tutkijan GianLuca Israelin, Italian kansallisen astrofysiikan instituutin, havainnointiin tältä lähteeltä, havaitsi useita uusia taajuuksia hyperflarenssin aikana.
Watts ja Strohmayer vahvistivat myöhemmin mittauksensa NASA: n Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager -sovelluksella, joka on aurinkohavaintoyksikkö, joka tallensi myös hyperflaren, ja löysi ensimmäiset todisteet korkeataajuisesta värähtelystä 625 Hz: n taajuudella, mikä osoittaa aaltojen kulkevan kuoren pystysuunnassa.
Taajuuksien runsaus - samanlainen kuin sointu, toisin kuin yksi nuotti - antoi tutkijoille mahdollisuuden arvioida neutronitähtikuoren syvyyttä. Tämä perustuu tähtikuoren ympäri kulkevien aaltojen ja säteittäisesti sen läpi kulkevien aaltojen taajuuksien vertailuun. Neutronitähden halkaisija on epävarma, mutta arviolta noin 20 kilometrin poikki olevan kuoren ollessa noin 1,6 kilometriä syvä. Tämä havaittuihin taajuuksiin perustuva luku on teoreettisten arvioiden mukainen.
Starquake-seismologialla on suuri lupaus monien neutronitähteiden ominaisuuksien määrittämiseen. Strohmayer ja Watts ovat analysoineet arkistoidut Rossi-tiedot himmeämmästä 1998 magneettisesta hyperflaresta (mallista SGR 1900 + 14) ja löytäneet täällä myös ilmaisimen värähtelyt, vaikkakaan eivät riittävän vahvoja kuoren paksuuden määrittämiseksi.
Röntgensäteissä havaittu suurempi neutronitähtiräjähdys saattaa paljastaa syvempiä salaisuuksia, kuten tähden ytimessä olevan aineen luonteen. Yksi jännittävä mahdollisuus on, että ydin voi sisältää ilmaisia kvarkkeja. Kvarkit ovat protonien ja neutronien rakennuspalikoita, ja normaaleissa olosuhteissa ne ovat aina tiukasti sidoksissa toisiinsa. Todisteiden löytäminen ilmaisista kvarkeista auttaisi ymmärtämään aineen ja energian todellista luonnetta. Maapallon laboratoriot, mukaan lukien massiiviset hiukkaskiihdyttimet, eivät voi tuottaa energiaa, joka tarvitaan ilmaisten kvarkkien paljastamiseksi.
"Neutronitähdet ovat erinomaisia laboratorioita äärifysiikan tutkimiseksi", sanoi Watts. "Haluamme mielellämme pystyä murtamaan yhden aukon, mutta koska sitä todennäköisesti ei tapahdu, seuraavaksi paras asia on havaita magneettisen hyperflaren vaikutukset neutronitähtiin."
Alkuperäinen lähde: Max Planck Society
