Nowa symulacja gwiazd neutronowych sugeruje, że mogą nie być tak gładkie, jak przewidywano. Ta fluktuacja może generować fale grawitacyjne, propagujące się w kosmosie, i może zostać wykryta tutaj na Ziemi…
Gwiazdy neutronowe to pozostałości po masywnych gwiazdach, które wybuchły jako supernowe. Gęsty rdzeń pozostaje z tyłu, wiruje szybko i składa się tylko z neutronów. Mają ogromne pola grawitacyjne i sądzą, że mają tyle samo masy co nasze Słońce, ale mają tylko 20 kilometrów średnicy. Ponieważ zachowują moment pędu swojego potężnego poprzednika Słońca, ponieważ są tak małe, oczekuje się, że będą wirować setki razy na sekundę.
Ale jak można wykryć te dziwne obiekty? Po pierwsze, mogą być one postrzegane jako silnie promieniujące pulsary (lub ewentualnie „magnetary”), błyskające wiązką promieniowania za Ziemią, gdy wirują jak latarnia morska, wiązka fotonów o wysokiej energii emitowanych z biegunów gwiazdy neutronowej. Ale co z wpływem, jaki mają na czasoprzestrzeń? Czy te masywne ciała mogą wytwarzać fale grawitacyjne? (Uwaga: fala grawitacyjna jest zupełnie innym stworzeniem niż atmosferyczna „fala grawitacyjna”.)
Aby wyobrazić sobie scenę: wyobraź sobie, że wiruje idealnie kulistą piłkę w basenie. Jeśli piłka jest idealnie nieruchoma (nie kołysze się w górę i w dół i nie dryfuje), tylko obraca się wokół własnej osi, nie będzie widać żadnych fal w basenie. Dlatego żaden przyrząd mierzący tętnienia w basenie nie wykryje obecności obracającej się kuli. Teraz zakręć w basenie obiekt, który nie jest kulisty (jak piłka do rugby lub futbol amerykański). W miarę obracania się tego obiektu nieregularności na powierzchni (tj. Zaostrzone końce) wytwarzają falę przy każdym obrocie nieregularnego obiektu. Instrument tętnienia wykryje obecność piłki w basenie.
Jest to problem, przed którym stoją naukowcy próbujący wykryć fale grawitacyjne z gwiazd neutronowych. Jeśli są to obiekty gładkie (być może kuliste lub lekko spłaszczone z powodu spinu), nie mogą wytwarzać zmarszczek w czasoprzestrzeni i dlatego nie mogą zostać wykryte. Jeśli natomiast są to wirujące ciała o nieregularnych kształtach, z niejednorodnymi powierzchniami (bryłami lub „górami”) na powierzchni, mogą powstawać fale grawitacyjne. Guzek zamiata wahania czasoprzestrzeni przy każdym obrocie. W porządku, ale czy gwiazdy neutronowe są grudkami?
Cóż, perspektywy nie są zbyt dobre. Detektory „tętnienia” w czasoprzestrzeni, których celem było obserwowanie fal grawitacyjnych, do tej pory nie wykryły żadnych oznak tych szybko wirujących gwiazd neutronowych. Może to oznaczać, że technologia, której używamy, nie jest wystarczająco czuła, aby wykryć fale grawitacyjne lub że gwiazdy neutronowe są naturalnie gładkie i nie mogą wytwarzać fal grawitacyjnych.
Matthias Vigelius i Andrew Melatos, badacze z University of Melbourne w Australii, sądzą, że mają nową nadzieję, że niektóre typy gwiazd neutronowych mogą zostać wykryte, ponieważ są naturalnie grudkowate. Korzystając z nowej techniki komputerowego modelowania, para uważa, że nawet niewielka zmiana powierzchni gwiazdy neutronowej wytworzy wykrywalne fale grawitacyjne. Ale jak powstają te grudki? Często gwiazdy ewoluują jako część układu podwójnego (tj. Dwie gwiazdy krążące wokół wspólnego środka ciężkości), jeśli jedna osoba umrze jako supernowa, pozostawiając gwiazdę neutronową za sobą, intensywne pole grawitacyjne usunie swoją gwiazdę towarzyszącą z jej gazów. Gdy gaz jest wprowadzany do gwiazdy neutronowej, intensywne pole magnetyczne zapewni strukturalne wsparcie dla przychodzącego gazu, tworząc mieszaninę elektron-proton przegrzanej plazmy osadzonej na powierzchni gwiazdy neutronowej. Grudki powstałe na biegunach magnetycznych gwiazdy neutronowej będą cechą długowieczną, będą otaczać gwiazdę za każdym razem, gdy się obraca. Vigelius i Melatos uważają, że detektory, takie jak laserowe interferometryczne obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO), mogą wykryć tę charakterystyczną sygnaturę gwiazdy neutronowej o nieregularnym kształcie… w samą porę.
Jak dotąd te „grudkowate” gwiazdy neutronowe nie zostały wykryte, ale poprzez ciągłą obserwację (czas ekspozycji) można mieć nadzieję, że obserwatoria fal grawitacyjnych na Ziemi mogą ostatecznie odebrać sygnał.
Źródło: RAS, New Scientist
