A neutroncsillagok hihetetlenül kompakt objektumok, amelyek egy csillag halála után keletkezhetnek. Belsejükről azonban keveset tudunk. Felfedezésük óta a tudósok megpróbálják megfejteni szerkezetüket.
Mivel a Földön laboratóriumban alig lehet megkettőzni, a legnagyobb akadály a neutroncsillagok körülményeinek szimulálása. Ennek eredményeként számos olyan modell létezik, amelyekben a különböző attribútumokat, például a hőmérsékletet és a sűrűséget úgynevezett állapotegyenletekkel határozzák meg. Ezek az egyenletek megkísérlik jellemezni a neutroncsillagok szerkezetét a csillag felszínétől a belső magig.
Most a fizikusok a Frankfurti Goethe Egyetem sikerült további kulcsfontosságú darabokat hozzáadniuk a kirakóshoz. Több mint egymillió állapotegyenletet dolgoztak ki, amelyek kielégítik egyrészt az elméleti magfizikából nyert adatok, másrészt a csillagászati megfigyelések által támasztott korlátokat.
Amikor értékelték az állapotegyenleteket, a fizikusok valami meglepőt találtak: „Fény” neutron csillagok (amelyek tömege kisebb, mint 1.7 naptömeg) úgy tűnik, hogy puha köpennyel és merev maggal rendelkeznek, míg a „nehéz” neutroncsillagok (1.7 naptömegnél nagyobb tömegűek) ehelyett merev köpennyel és lágy maggal rendelkeznek.
Prof. Luciano Rezzolla azt mondta: „Ez az eredmény nagyon érdekes, mert közvetlen mérést ad arról, hogy mennyire összenyomható a neutroncsillagok középpontja. A neutroncsillagok kicsit úgy viselkednek, mint a csokoládé praliné: a világos csillagok hasonlítanak azokra bonbon közepén mogyoróval, lágy csokoládéval körülvéve, míg a nehéz csillagok inkább olyan csokoládénak tekinthetők, ahol a kemény réteg lágy tölteléket tartalmaz."
A hangsebesség kulcsfontosságú ehhez a felismeréshez. Ez a mennyiségi mérőszám, amely azon alapul, hogy mennyire merev vagy rugalmas az anyag, leírja azt a sebességet, hang hullámok mozogni egy elemen belül. A Földön olajlelőhelyek találhatók, és a bolygó belseje a hangsebesség segítségével vizsgálják.
A tudósok a neutroncsillagok további, korábban fel nem fedezett jellemzőit is azonosíthatták az állapotegyenletek modellezésével. Például nagy valószínűséggel csak 12 kilométeres sugarúak, függetlenül a tömegüktől. Ugyanolyan kerületűek, mint Frankfurtban.
Szerző Dr. Christian Ecker magyarázza: „Kiterjedt numerikus vizsgálatunk nemcsak a neutroncsillagok sugarának és maximális tömegének jóslását teszi lehetővé, hanem új korlátok felállítását is a kettős rendszerek deformálhatóságára, vagyis arra, hogy milyen erősen torzítják egymást. gravitációs mezők. Ezek a felismerések különösen fontosak lesznek az ismeretlen állapotegyenlet és a jövőbeli csillagászati megfigyelések és az összeolvadó csillagok gravitációs hullámainak észlelése között.”
Folyóirat hivatkozások:
- Sinan Altiparmak, Christian Ecker, Luciano Rezzolla: A hangsebességről a neutroncsillagokban. Az Astrophysical Journal Letters (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker és Luciano Rezzolla: A neutroncsillagok hangsebességének általános, skálafüggetlen leírása. Az Astrophysical Journal Letters (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674
