Повърхностните шарки за различни режими на усукване. Щракнете за уголемяване
Мащабен взрив на повърхността на неутронна звезда даде възможност на астрономите да надникнат вътре в нейната повърхност, подобно на това как геолозите разбират структурата на Земята под краката ни. Взривът скочи неутронната звезда и я накара да звъни като камбана. След това вибрациите преминаха през слоеве с различна плътност - киша или твърда - променяйки рентгеновите лъчи. Астрономите изчислили, че тя има по-дебела кора приблизително на 1,6 км дълбочина, което съответства на теоретичните оценки.
Американско-германски екип от учени от Института за астрофизика Макс Планк и НАСА използваха рентгенологичния изследовател на Роси на НАСА, за да изчислят дълбочината на кора на неутронна звезда - най-плътният обект, известен във Вселената. Според тях кора е с дълбочина приблизително 1,6 километра и толкова плътно опакована, че чаена лъжичка от този материал ще тежи около 10 милиона тона на Земята.
Това измерване, първото по рода си, се извърши с любезен взрив на неутронна звезда през декември 2004 г. Вибрациите от експлозията разкриха подробности за състава на звездата. Техниката е аналогична на сеизмологията, изследването на сеизмичните вълни от земетресения и експлозии, които разкриват структурата на земната кора и вътрешността.
Тази нова сеизмологична техника предоставя начин да се проучи вътрешността на неутронна звезда, място на голяма мистерия и спекулации. Налягането и плътността са толкова интензивни тук, че ядрото може да съдържа екзотични частици, за които се смята, че са съществували само в момента на Големия взрив.
Д-р Анна Уотс, от Института за астрофизика Макс Планк в Гарчинг, проведе това проучване в сътрудничество с д-р Тод Строхмайер от Центъра за космически полети на Годард в НАСА в Грийнбелт, Мериленд.
„Смятаме, че тази експлозия, най-голямата по рода си някога наблюдавана, наистина разтърси звездата и буквално започна да звъни като камбана“, каза Строхмайер. „Вибрациите, създадени при експлозията, макар и слаби, дават много специфични улики за това от какво са направени тези причудливи обекти. Точно като камбана, пръстенът на неутронна звезда зависи от това как вълните преминават през слоеве с различна плътност, или кишави или твърди. "
Невтронна звезда са основните останки на звезда веднъж няколко пъти по-масивни от слънцето. Неутронна звезда съдържа около 1,4 слънчеви маси от материал, натъпкан в сфера само на около 20 километра. Двамата учени изследвали неутронна звезда на име SGR 1806-20, която се намира на около 40 000 светлинни години от Земята в съзвездието Стрелец. Обектът е в подклас от високомагнетични неутронни звезди, наречени магнетици.
На 27 декември 2004 г. повърхността на SGR 1806-20 преживя безпрецедентна експлозия - най-яркото събитие, наблюдавано някога отвъд Слънчевата ни система. Експлозията, наречена хиперфлера, е била причинена от внезапна промяна в мощното магнитно поле на звездата, което напуква кора, вероятно произвеждайки масивно земетресение. Събитието беше засечено от много космически обсерватории, включително изследователя Роси, който наблюдаваше излъчваната рентгенова светлина.
Строймайер и Уотс смятат, че трептенията са доказателство за глобални торсионни вибрации в кората на звездата. Тези вибрации са аналогични на S-вълните, наблюдавани по време на земни земетресения, като вълна, движеща се през въже. Изследването им, основаващо се на наблюдения на вибрациите от този източник от д-р GianLuca Израел от Националния институт по астрофизика на Италия, открива няколко нови честоти по време на хиперфлерата.
Впоследствие Уотс и Стромахер потвърдиха своите измервания с помощта на слънчевия спектроскопичен уред на НАСА Рамати с висока енергия, слънчева обсерватория, която също регистрира хиперфлакса, и откриха първите доказателства за високочестотно трептене при 625 Hz, което показва, че вълните обикалят вертикално кора.
Изобилието от честоти - подобни на акорд, за разлика от една-единствена нота - даде възможност на учените да оценят дълбочината на неутронната звездна кора. Това се основава на сравнение на честотите от вълни, обикалящи около звездната кора и от тези, които пътуват радиално през нея. Диаметърът на неутронна звезда е несигурен, но въз основа на приблизителната оценка на около 20 километра кора ще бъде дълбока около 1,6 километра. Тази цифра въз основа на наблюдаваните честоти е в съответствие с теоретичните оценки.
Сеизмологията на Starquake има голямо обещание за определяне на много свойства на неутронните звезди. Strohmayer и Watts са анализирали архивирани данни на Rossi от димерна магнетарна хиперфлара 1998 (от SGR 1900 + 14) и са открили също така сигнални трептения, въпреки че не са достатъчно силни, за да определят дебелината на кора.
По-голяма експлозия на неутронна звезда, открита в рентгенови лъчи, може да разкрие по-дълбоки тайни, като естеството на материята в ядрото на звездата. Една вълнуваща възможност е ядрото да съдържа безплатни кварки. Кварки са градивните елементи на протони и неутрони и при нормални условия винаги са плътно свързани помежду си. Намирането на доказателства за безплатни кварки би помогнало за разбирането на истинската същност на материята и енергията. Лабораториите на Земята, включително масивните ускорители на частици, не могат да генерират енергиите, необходими за разкриване на свободни квакове.
„Нейтронните звезди са страхотни лаборатории за изучаване на екстремната физика“, казва Уотс. „Ние бихме искали да успеем да пробием един отворен, но тъй като това вероятно няма да се случи, наблюдаването на ефекта на магнитната хиперфлера върху неутронната звезда е може би следващото най-добро нещо.“
Оригинален източник: Обществото на Макс Планк
