Stelele neutronice sunt obiecte incredibil de compacte care se pot forma după moartea unei stele. Cu toate acestea, se știe puțin despre interioarele lor. De la descoperirea lor, oamenii de știință au încercat să le descifreze structura.
Deoarece ele abia pot fi duplicate pe Pământ într-un laborator, cel mai mare obstacol este simularea circumstanțelor severe din interiorul stelelor neutronice. Ca urmare, există numeroase modele în care diferite atribute, cum ar fi temperatura și densitatea, sunt definite folosind așa-numitele ecuații de stare. Aceste ecuații încearcă să caracterizeze structura stelelor neutronice de la suprafața stelare până la miezul interior.
Acum fizicienii la Universitatea Goethe Frankfurt au reușit să adauge și alte piese cruciale la puzzle. Ei au dezvoltat mai mult de un milion de ecuații de stare care satisfac constrângerile stabilite de datele obținute din fizica nucleară teoretică, pe de o parte, și de observații astronomice, pe de altă parte.
Când au evaluat ecuațiile de stare, fizicienii au găsit ceva surprinzător: „Lumina” stele neutronice (cu mase mai mici de aproximativ 1.7 mase solare) par să aibă o manta moale și un nucleu rigid, în timp ce stelele de neutroni „grele” (cu mase mai mari de 1.7 mase solare) au în schimb o manta rigidă și un nucleu moale.
Prof. Luciano Rezzolla a spus: „Acest rezultat este foarte interesant, deoarece ne oferă o măsură directă a cât de compresibil poate fi centrul stelelor neutronice. Stelele neutronice se comportă un pic ca pralinele de ciocolată: stelele ușoare seamănă cu acestea bomboane de ciocolată cu o alună în centru înconjurată de ciocolată moale, în timp ce stelele grele pot fi considerate mai mult ca acele ciocolate în care un strat dur conține o umplutură moale.”
Viteza sunetului este crucială pentru această perspectivă. Această măsurătoare cantitativă, care se bazează pe cât de rigidă sau flexibilă este materia, descrie viteza cu care unde sonore se deplasează în interiorul unui obiect. Pe Pământ se găsesc zăcăminte de petrol, iar interiorul planetei este explorată folosind viteza sunetului.
Oamenii de știință ar putea identifica, de asemenea, caracteristici suplimentare, nedescoperite anterior, ale stelelor neutronice prin modelarea ecuațiilor de stare. De exemplu, cel mai probabil au o rază de numai 12 kilometri, indiferent de masa lor. Au aceeași circumferință ca Frankfurt.
Autor Dr. Christian Ecker explică: „Studiul nostru numeric extins nu ne permite doar să facem predicții pentru razele și masele maxime ale stelelor neutronice, ci și să stabilim noi limite ale deformabilității lor în sisteme binare, adică cât de puternic se distorsionează reciproc prin intermediul lor. câmpuri gravitaționale. Aceste perspective vor deveni deosebit de importante pentru a identifica ecuația de stare necunoscută cu viitoarele observații astronomice și detectări ale undelor gravitaționale de la stelele care fuzionează.”
Referințe jurnal:
- Sinan Altiparmak, Christian Ecker, Luciano Rezzolla: Despre viteza sunetului în stele neutronice. Scrisorile din jurnalul astrofizic (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker și Luciano Rezzolla: O descriere generală, independentă de scară, a vitezei sunetului în stelele neutronice. Scrisorile din jurnalul astrofizic (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674
