Površinski uzorci za različite načine torzije. Klikni za veću sliku
Ogromna eksplozija na površini neutronske zvijezde dala je astronomima priliku da zavire unutar njene površine, slično kao što geolozi razumiju strukturu Zemlje ispod naših nogu. Eksplozija je pogodila neutronsku zvijezdu i postavila je da zvoni poput zvona. Tada su vibracije prolazile kroz slojeve različite gustoće - mršavi ili čvrsti - mijenjajući rendgenske zrake. Astronomi su izračunali da ima deblju koru duboku otprilike 1,6 km, što bi odgovaralo teorijskim procjenama.
Američko-njemački tim znanstvenika s Instituta Max Planck za astrofiziku i NASA upotrijebili su NASA-in Rossijev preglednik vremenskih zraka za procjenu dubine kore na neutronskoj zvijezdi, najgušćem objektu poznatom u svemiru. Kora je, kažu, duboka oko 1,6 kilometara i toliko zbijena da bi čajna žličica ovog materijala težila oko 10 milijuna tona na Zemlji.
Ovo mjerenje, prvo takve vrste, dogodilo se u velikoj eksploziji na neutronskoj zvijezdi u prosincu 2004. Vibracije iz eksplozije otkrile su detalje o sastavu zvijezde. Tehnika je analogna seizmologiji, proučavanju seizmičkih valova od zemljotresa i eksplozija, koji otkrivaju strukturu Zemljine kore i unutrašnjosti.
Nova tehnika seizmologije pruža način ispitivanja unutrašnjosti neutronske zvijezde, mjesta velike misterije i nagađanja. Tlak i gustoća su toliko intenzivni da bi jezgra mogla sadržavati egzotične čestice za koje se smatralo da postoje samo u trenutku Velikog praska.
Dr Anna Watts, s Instituta Max Planck za astrofiziku u Garchingu, provela je ovo istraživanje u suradnji s dr. Todom Strohmayerom iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Maryland.
"Mislimo da je ova eksplozija, najveća takve vrste ikada primijećena, zbilja pogodila zvijezdu i doslovno je započela da zvoni poput zvona", rekao je Strohmayer. "Vibracije stvorene u eksploziji, iako slabe, daju vrlo specifične tragove o čemu se stvaraju ovi bizarni predmeti. Baš poput zvona, prsten neutronske zvijezde ovisi o tome kako valovi prolaze kroz slojeve različite gustoće, bilo mlitavi ili čvrsti. "
Neutronska zvijezda su jezgrani ostaci zvijezde jednom nekoliko puta masivniji od sunca. Neutronska zvijezda sadrži oko 1,4 solarne mase materijala nabijene u sferu promjera oko 20 kilometara. Dvojica znanstvenika ispitala su neutronsku zvijezdu SGR 1806-20, koja se nalazi oko 40 000 svjetlosnih godina od Zemlje u zviježđu Strijelac. Objekt je u potklasi visoko magnetskih zvijezda neutrona koji se nazivaju magnetari.
27. prosinca 2004. na površini SGR 1806-20 došlo je do neviđene eksplozije, najsvjetlijeg događaja ikad viđenog izvan našeg Sunčevog sustava. Eksplozija, nazvana hiperflarerom, uzrokovana je naglom promjenom snažnog magnetskog polja zvijezde koja je pukla kore, vjerojatno uzrokujući snažan potres. Događaj su otkrili mnogi svemirski opservatoriji, uključujući Rossi Explorer, koji je promatrao zračenje rendgenske svjetlosti.
Strohmayer i Watts smatraju da su oscilacije dokaz globalnih torzijskih vibracija unutar zvijezdine kore. Te su vibracije analogne S-talasima opaženim tijekom zemaljskih potresa, poput vala koji se kreće konopom. Njihova studija, utemeljena na opažanjima vibracija iz ovog izvora, dr. GianLuca iz Nacionalnog instituta za astrofiziku Italije, Izrael, otkrila je nekoliko novih frekvencija tijekom hiperflare.
Watts i Strohmayer su potvrdili svoja mjerenja koristeći NASA-in Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, solarni opservatorij koji je također zabilježio hiperflare, i pronašli prve dokaze za visokofrekventne oscilacije na 625 Hz, koje ukazuju na tokove valova koji kruže okomito.
Obilje frekvencija - slično kao akord, za razliku od jedne note - omogućilo je znanstvenicima procjenu dubine kore neutronske zvijezde. To se temelji na usporedbi frekvencija valova koji putuju oko zvijezde kore i onih koji putuju radijalno kroz nju. Promjer neutronske zvijezde je neizvjestan, ali na temelju procjene oko 20 kilometara širine, kora bi bila duboka oko 1,6 kilometara. Ova brojka na temelju promatranih frekvencija u skladu je s teorijskim procjenama.
Zvjezdana seizmologija ima veliko obećanje za određivanje mnogih svojstava neutronskih zvijezda. Strohmayer i Watts analizirali su arhivirane Rossijeve podatke iz dimerne magnetske hiperflare iz 1998. (iz SGR 1900 + 14) i otkrili oscilatorne oscilacije i ovdje, iako nisu dovoljno jake da odrede debljinu kore.
Veća eksplozija neutronskih zvijezda otkrivena u rendgenskim zracima može otkriti dublje tajne, poput prirode materije u jezgri zvijezde. Jedna uzbudljiva mogućnost je da jezgra može sadržavati besplatne kvarkove. Kvarkovi su građevni blokovi protona i neutrona i u normalnim su uvjetima uvijek čvrsto povezani. Pronalaženje dokaza za besplatne kvarkove pomoglo bi u razumijevanju prave prirode materije i energije. Laboratoriji na Zemlji, uključujući velike akceleratore čestica, ne mogu generirati energiju potrebnu za otkrivanje slobodnih kvarkova.
"Neutronske zvijezde odlični su laboratoriji za proučavanje ekstremne fizike", rekao je Watts. "Voljeli bismo uspjeti probiti jedan otvor, ali budući da se to vjerojatno neće dogoditi, promatranje učinaka magnetarne hiperflare na neutronskoj zvijezdi možda je sljedeća najbolja stvar."
Izvorni izvor: Društvo Max Planck
