Neutrontähed on uskumatult kompaktsed objektid, mis võivad tekkida pärast tähe surma. Nende interjööridest teatakse aga vähe. Alates nende avastamisest on teadlased püüdnud nende struktuuri dešifreerida.
Kuna neid saab Maal laboris vaevu paljundada, on suurimaks takistuseks neutrontähtedes valitsevate raskete olude simuleerimine. Selle tulemusena on palju mudeleid, milles erinevad atribuudid, nagu temperatuur ja tihedus, on defineeritud niinimetatud olekuvõrrandite abil. Need võrrandid püüavad iseloomustada neutrontähtede struktuuri tähe pinnast sisemise tuumani.
Nüüd füüsikud kl Goethe ülikool Frankfurt on õnnestunud puslesse lisada muid olulisi osi. Nad on välja töötanud rohkem kui miljon olekuvõrrandit, mis vastavad ühelt poolt teoreetilisest tuumafüüsikast saadud andmete ja teiselt poolt astronoomiliste vaatluste poolt seatud piirangutele.
Olekuvõrrandeid hinnates leidsid füüsikud midagi üllatavat: "valgus" neutrontähed (mille mass on väiksem kui umbes 1.7 päikesemassi) näib olevat pehme vahevöö ja jäik tuum, samas kui "rasketel" neutrontähtedel (mille mass on suurem kui 1.7 päikesemassi) on selle asemel jäik vahevöö ja pehme tuum.
Prof Luciano Rezzolla ütles: "See tulemus on väga huvitav, sest see annab meile otsese mõõtmise selle kohta, kui kokkusurutav võib neutrontähtede keskpunkt olla. Neutrontähed käituvad natuke nagu šokolaadipralineed: heledad tähed meenutavad neid šokolaadi mille keskel on sarapuupähkel, mida ümbritseb pehme šokolaad, samas kui raskeid tähti võib pidada pigem šokolaadideks, mille kõva kiht sisaldab pehmet täidist.
Heli kiirus on selle ülevaate jaoks ülioluline. See kvantitatiivne mõõdik, mis sõltub sellest, kui jäik või paindlik asi on, kirjeldab kiirust, millega helilained eseme sees liikuda. Maal leidub naftamaardlaid ja planeedi sisemus uuritakse helikiiruse abil.
Teadlased võiksid olekuvõrrandeid modelleerides tuvastada ka neutrontähtede täiendavaid, varem avastamata omadusi. Näiteks on nende raadius kõigest 12 kilomeetrit, olenemata nende massist. Neil on sama ümbermõõt kui Frankfurtil.
Autor dr Christian Ecker selgitab: "Meie ulatuslik numbriline uuring ei võimalda meil mitte ainult ennustada neutrontähtede raadiusi ja maksimaalseid masse, vaid ka seada uued piirid nende deformeeritavusele kahendsüsteemides, st kui tugevalt nad üksteist oma moonutavad. gravitatsiooniväljad. Need teadmised muutuvad eriti oluliseks tundmatu olekuvõrrandi kindlaksmääramisel tulevaste astronoomiliste vaatluste ja ühinevate tähtede gravitatsioonilainete tuvastamisega.
Ajakirja viited:
- Sinan Altiparmak, Christian Ecker, Luciano Rezzolla: Helikiirusest neutrontähtedes. Astrophysical Journal Letters (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker ja Luciano Rezzolla: neutrontähtede helikiiruse üldine, skaalast sõltumatu kirjeldus. Astrophysical Journal Letters (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674
