Površinski vzorci za različne torzijske načine. Kliknite za povečavo
Ogromna eksplozija na površini nevtronske zvezde je astronomom omogočila pokukati v njeno površino, podobno kot geologi razumejo strukturo Zemlje pod našimi nogami. Eksplozija je potresla nevtronsko zvezdo in jo zazvonila kot zvonec. Tresljaji so nato prehajali skozi plasti različnih gostot - luskavi ali trdni - ki so spreminjali tok rentgenskih žarkov. Astronomi so izračunali, da ima debelejšo skorjo približno 1,6 km globoko, kar ustreza teoretičnim ocenam.
Ameriško-nemška skupina znanstvenikov z Inštituta Maxa Plancka za astrofiziko in NASA je uporabila NASA-in Rossijev rentgenski raziskovalec časa za oceno globine skorje na nevtronski zvezdi, najgostejšem predmetu, ki ga poznajo v vesolju. Skorja, pravijo, je približno 1,6 kilometra globoka in tako nabita, da bi čajna žlička tega materiala na Zemlji tehtala približno 10 milijonov ton.
Prva tovrstna meritev je bila vljudna v množično eksplozijo nevtronske zvezde decembra 2004. Vibracije iz eksplozije so razkrile podrobnosti o sestavi zvezde. Tehnika je analogna seizmologiji, preučevanju potresnih valov pred potresi in eksplozijami, ki razkrivajo strukturo Zemljine skorje in notranjost.
Nova tehnika seizmologije omogoča preizkušanje notranjosti nevtronske zvezde, kraj velike skrivnosti in špekuliranja. Tlak in gostota sta tu tako intenzivna, da bi jedro lahko skrivalo eksotične delce, za katere se domneva, da obstajajo le v času velikega poka.
Dr Anna Watts z Inštituta Max Planck za astrofiziko v Garchingu je to raziskavo izvedla v sodelovanju z dr. Todom Strohmayerjem iz Nasinega vesoljskega letalskega centra Goddard v Greenbeltu v Marylandu.
"Mislimo, da je ta eksplozija, največja tovrstna eksplozija doslej, resnično podrla zvezdo in dobesedno začela zvoniti kot zvonec," je dejal Strohmayer. "Vibracije, ustvarjene v eksploziji, čeprav rahle, dajejo zelo specifične namige o tem, iz česa so sestavljeni ti bizarni predmeti. Tako kot zvonec je tudi prstan nevtronske zvezde odvisen od tega, kako valovi prehajajo skozi plasti različne gostote, bodisi gošče ali trdne. "
Nevronska zvezda je jedro zvezde, ki je enkrat večkrat bolj masivno od sonca. V nevtronski zvezdi je približno 1,4 sončne mase materiala, utesnjenega v kroglico, približno 20 kilometrov. Dva znanstvenika sta pregledala nevtronsko zvezdo z imenom SGR 1806-20, ki se nahaja približno 40.000 svetlobnih let od Zemlje v ozvezdju Strelec. Predmet je v podrazredu visoko magnetnih nevtronskih zvezd, imenovanih magnetarji.
27. decembra 2004 je površina SGR 1806-20 doživela eksplozijo brez primere, najsvetlejši dogodek, ki je bil kdajkoli opažen izven našega osončja. Eksplozijo, imenovano hiperflak, je povzročila nenadna sprememba močnega magnetnega polja zvezde, ki je razpočila skorjo, kar je verjetno povzročilo velik potres. Dogodek so zaznali številni vesoljski opazovalniki, med njimi tudi Rossi Explorer, ki je opazoval izpuščeno rentgensko svetlobo.
Strohmayer in Watts menita, da so nihanja dokaz globalnih torzijskih vibracij znotraj zvezdine skorje. Te vibracije so analogne S-valom, opaženim med zemeljskimi potresi, kot val, ki se premika po vrvi. Njihova študija, ki je temeljila na opazovanju vibracij tega vira dr. GianLuca iz Nacionalnega inštituta za astrofiziko Italije v Izraelu iz Italije, je med hiperfleksijo odkrila več novih frekvenc.
Watts in Strohmayer sta pozneje potrdila meritve z Nasinim visokoenergetskim spektroskopskim fotoaparatom Ramaty, sončnim opazovalnikom, ki je prav tako zabeležil hiperflak, in našla prve dokaze za visokofrekvenčno nihanje pri 625 Hz, kar kaže na valovanje, ki kroži po skorji navpično.
Obilje frekvenc - podobno kot akord v nasprotju z eno samo noto - je znanstvenikom omogočilo oceno globine skorje nevtronske zvezde. Ta temelji na primerjavi frekvenc valov, ki potujejo okoli zvezdne skorje, in frekvenc, ki potujejo po njej radialno. Premer nevtronske zvezde je negotov, toda glede na oceno približno 20 kilometrov bi bila skorja globoka približno 1,6 kilometra. Ta številka, ki temelji na opazovanih frekvencah, je v skladu s teoretičnimi ocenami.
Seizmologija zvezdnega potresa veliko obeta za določanje številnih lastnosti nevtronskih zvezd. Strohmayer in Watts sta analizirala arhivirane Rossijeve podatke iz zatemnjene magnetne hiperflare iz leta 1998 (iz SGR 1900 + 14) in tudi tukaj ugotovila velika nihanja, čeprav niso dovolj močna za določitev debeline skorje.
Večja eksplozija nevtronskih zvezd, odkrita na rentgenskih žarkih, lahko razkrije globlje skrivnosti, kot je narava snovi v jedru zvezde. Ena izmed vznemirljivih možnosti je, da lahko jedro vsebuje brezplačne kvarke. Kvarki so gradniki protonov in nevtronov in so v normalnih pogojih vedno tesno povezani. Iskanje dokazov za brezplačne kvarke bi pripomoglo k razumevanju resnične narave materije in energije. Laboratoriji na Zemlji, vključno z velikimi pospeševalci delcev, ne morejo ustvariti energije, potrebne za razkritje prostih kvarkov.
"Nevtronske zvezde so odlični laboratoriji za preučevanje ekstremne fizike," je dejal Watts. "Zelo radi bi lahko odprli enega, a ker se to verjetno ne bo zgodilo, je opazovanje učinkov magnetne hiperflare na nevtronski zvezdi morda najboljša stvar."
Izvirni vir: Društvo Max Planck
