Gwiazdy neutronowe zostały sklasyfikowane jako „nieumarłe”… prawdziwe gwiazdy zombie. Rodzą się, gdy masywna gwiazda zapada się pod jej grawitacją, a jej zewnętrzne warstwy są dmuchane daleko i szeroko, przyćmiewając miliard słońc, w wyniku supernowej. To, co zostało, to gwiezdne zwłoki… rdzeń o niepojętej gęstości… gdzie jedna łyżeczka ważyłaby około miliarda ton na Ziemi. Jak studiowalibyśmy taką ciekawość? NASA zaproponowała misję o nazwie Eksplorator składu wnętrza gwiazdy neutronowej (NICER), która wykryłaby zombie i pozwoliła nam zajrzeć w ciemne serce gwiazdy neutronowej.
Rdzeń gwiazdy neutronowej jest niesamowity. Pomimo tego, że zdmuchnęła większość swojej powierzchni zewnętrznej i zatrzymała syntezę jądrową, nadal promieniuje ciepło z eksplozji i wydziela pole magnetyczne, które przechyla łuski. Ta intensywna forma promieniowania spowodowana zapadnięciem się jądra mierzy się ponad bilion razy silniej niż pole magnetyczne Ziemi. Jeśli nie uważasz, że to imponujące, pomyśl o rozmiarze. Pierwotnie gwiazda mogła mieć trylion mil lub więcej średnicy, ale teraz jest skompresowana do wielkości przeciętnego miasta. To czyni gwiazdę neutronową maleńkim dynamem - zdolnym do kondensowania materii w siebie z prędkością ponad 1,4 razy większą niż Słońce lub co najmniej 460 000 Ziem.
„Gwiazda neutronowa znajduje się na progu materii, jaka może istnieć - jeśli stanie się gęstsza, staje się czarną dziurą”, mówi dr Zaven Arzoumanian z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Nie mamy możliwości stworzenia wnętrza gwiazdy neutronowej na Ziemi, więc to, co dzieje się z materią pod tak niewiarygodnym ciśnieniem, jest tajemnicą - istnieje wiele teorii na temat tego, jak się zachowuje. Najbliżej symulujemy te warunki w akceleratorach cząstek, które rozbijają razem atomy z prędkością niemal światła. Jednak te zderzenia nie są dokładnym substytutem - trwają tylko ułamek sekundy i generują temperatury znacznie wyższe niż to, co znajduje się w gwiazdach neutronowych ”.
Po zatwierdzeniu misja NICER zostanie uruchomiona do lata 2016 r. I automatycznie połączona z Międzynarodową Stacją Kosmiczną. We wrześniu 2011 r. NASA wybrała NICER do badań jako potencjalną misję Explorer of Opportunity. Misja otrzyma 250 000 USD na przeprowadzenie 11-miesięcznego studium koncepcji wdrożenia. Pięć propozycji Mission of Opportunity zostało wybranych spośród 20 wniosków. Po przeprowadzeniu szczegółowych badań NASA planuje wybrać do opracowania jedną lub więcej z pięciu propozycji Mission of Opportunity w lutym 2013 r.
Co zrobi NICER? Po pierwsze, szereg 56 teleskopów zbierze informacje rentgenowskie z biegunów magnetycznych gwiazd i neutronów. To z tych obszarów nasze gwiazdy zombie uwalniają promieniowanie rentgenowskie, a gdy się obracają, wytwarzają puls światła - tym samym określenie „pulsar”. Gdy gwiazda neutronowa kurczy się, obraca się szybciej, a wynikowa intensywna grawitacja może przyciągać materiał z blisko krążącej gwiazdy. Niektóre z tych pulsarów wirują tak szybko, że mogą osiągnąć prędkość kilkuset obrotów na sekundę! Naukowcy pragną zrozumieć, jak zachowuje się materia wewnątrz gwiazdy neutronowej i „przypinając prawidłowe równanie stanu (EOS), które najdokładniej opisuje reakcję materii na rosnące ciśnienie. Obecnie istnieje wiele sugerowanych EOS, z których każdy sugeruje, że materię można skompresować o różne ilości wewnątrz gwiazd neutronowych. Załóżmy, że trzymałeś dwie kule tego samego rozmiaru, ale jedna była wykonana z pianki, a druga z drewna. Możesz ścisnąć piankową kulkę do mniejszego rozmiaru niż drewniany. W ten sam sposób EOS, który mówi, że materia jest wysoce ściśliwa, przewidzi mniejszą gwiazdę neutronową dla danej masy niż EOS, który mówi, że materia jest mniej ściśliwa. ”
Teraz wszystko, co NICER musi zrobić, to pomóc nam zmierzyć masę pulsara. Po ustaleniu możemy uzyskać prawidłowy EOS i odblokować tajemnicę zachowania materii pod silną grawitacją. „Problem polega na tym, że gwiazdy neutronowe są małe i znajdują się zbyt daleko, aby umożliwić bezpośredni pomiar ich rozmiarów”, mówi główny badacz NICER, dr Keith Gendreau z NASA Goddard. „Jednak NICER będzie pierwszą misją, która ma wystarczającą czułość i rozdzielczość czasową, aby pośrednio ustalić rozmiar gwiazdy neutronowej. Kluczem jest dokładne zmierzenie, jak bardzo zmienia się jasność promieni rentgenowskich w miarę obracania się gwiazdy neutronowej. ”
Co jeszcze robi nasza gwiazda zombie, co robi wrażenie? Ze względu na ich ekstremalną grawitację w tak małej objętości odkształcają przestrzeń / czas zgodnie z teorią ogólnej teorii względności Einsteina. To właśnie ta „warp” kosmiczna pozwala astronomom odkryć obecność gwiazdy towarzyszącej. Wywołuje także efekty takie jak przesunięcie orbity zwane precesją, pozwalając parze na orbitowanie wokół siebie, powodując fale grawitacyjne i wytwarzając mierzalną energię orbity. Jednym z celów NICER jest wykrycie tych efektów. Sama osnowa pozwoli zespołowi określić rozmiar gwiazdy neutronowej. W jaki sposób? Wyobraź sobie, że wpychasz palec w rozciągliwy materiał - a potem wyobraź sobie, jak przyciskasz do niego całą rękę. Im mniejsza gwiazda neutronowa, tym bardziej wypacza przestrzeń i światło.
Tutaj lekkie krzywe stają się bardzo ważne. Kiedy punkty aktywne gwiazdy neutronowej są wyrównane z naszymi obserwacjami, jasność wzrasta, gdy obracamy się w polu widzenia, a przyciemnia się, gdy się obraca. Daje to krzywą światła z dużymi falami. Ale gdy przestrzeń jest zniekształcona, możemy patrzeć wokół krzywej i widzieć drugi punkt aktywny - co daje krzywą światła z gładszymi, mniejszymi falami. Zespół ma modele, które wytwarzają „unikalne krzywe światła dla różnych rozmiarów przewidywanych przez różne EOS. Wybierając krzywą światła, która najlepiej pasuje do obserwowanej, uzyskają właściwy EOS i rozwiążą zagadkę materii na skraju zapomnienia. ”
I tchnij życie w gwiazdy zombie…
Oryginalna historia Źródło: NASA Mission News.
