ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดอย่างไม่น่าเชื่อที่สามารถก่อตัวขึ้นได้หลังจากการตายของดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตามไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับการตกแต่งภายใน ตั้งแต่การค้นพบ นักวิทยาศาสตร์พยายามถอดรหัสโครงสร้างของมัน
เนื่องจากแทบจะไม่สามารถทำซ้ำบนโลกในห้องทดลองได้ อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดคือการจำลองสถานการณ์ที่รุนแรงภายในดาวนิวตรอน เป็นผลให้มีแบบจำลองมากมายที่คุณลักษณะต่างๆ เช่น อุณหภูมิและความหนาแน่น ถูกกำหนดโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าสมการของรัฐ สมการเหล่านี้พยายามระบุลักษณะโครงสร้างของดาวนิวตรอนตั้งแต่พื้นผิวดาวไปจนถึงแกนใน
ตอนนี้นักฟิสิกส์ที่ มหาวิทยาลัยเกอเธ่แฟรงค์เฟิร์ต ประสบความสำเร็จในการเพิ่มชิ้นส่วนสำคัญอื่นๆ ให้กับปริศนา พวกเขาได้พัฒนาสมการสถานะมากกว่าล้านสมการที่ตอบสนองข้อจำกัดที่กำหนดโดยข้อมูลที่ได้จากฟิสิกส์นิวเคลียร์เชิงทฤษฎีในด้านหนึ่งและจากการสังเกตทางดาราศาสตร์ในอีกด้านหนึ่ง
เมื่อพวกเขาประเมินสมการของรัฐ นักฟิสิกส์พบสิ่งที่น่าประหลาดใจ นั่นคือ "แสง" ดาวนิวตรอน (มีมวลน้อยกว่าประมาณ 1.7 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) ดูเหมือนจะมีชั้นเนื้ออ่อนและแกนกลางแข็ง ในขณะที่ดาวนิวตรอน "หนัก" (ที่มีมวลมากกว่า 1.7 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) จะมีชั้นเนื้อแข็งและแกนอ่อนแทน
Prof. Luciano Rezzolla กล่าวว่า “ผลลัพธ์นี้น่าสนใจมากเพราะมันทำให้เราวัดได้โดยตรงว่าศูนย์กลางของดาวนิวตรอนสามารถบีบอัดได้แค่ไหน ดาวนิวตรอนมีพฤติกรรมคล้ายกับช็อคโกแลตพราลีน: ดาวแสงมีลักษณะคล้ายกับสิ่งเหล่านี้ ช็อคโกแลต โดยมีเฮเซลนัทอยู่ตรงกลางล้อมรอบด้วยช็อกโกแลตแบบนิ่ม ในขณะที่ดาวแบบหนักอาจดูเหมือนช็อกโกแลตมากกว่าตรงที่ชั้นแข็งจะมีไส้แบบนิ่มอยู่”
ความเร็วของเสียงมีความสำคัญต่อข้อมูลเชิงลึกนี้ เมตริกเชิงปริมาณนี้ ซึ่งขึ้นอยู่กับความแข็งหรือความยืดหยุ่นของสสาร อธิบายถึงความเร็วที่ คลื่นเสียง ย้ายเกี่ยวกับภายในรายการ บนโลกพบแหล่งน้ำมันและ ภายในของดาวเคราะห์ เป็นการสำรวจโดยใช้ความเร็วของเสียง
นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถระบุลักษณะเพิ่มเติมของดาวนิวตรอนที่ยังไม่ถูกค้นพบก่อนหน้านี้ได้ด้วยการสร้างแบบจำลองสมการสถานะ ตัวอย่างเช่น พวกมันมักจะมีรัศมีเพียง 12 กิโลเมตร โดยไม่คำนึงถึงมวลของพวกมัน มีเส้นรอบวงเท่ากับแฟรงก์เฟิร์ต
ผู้เขียน ดร. คริสเตียน เอคเกอร์ อธิบาย: “การศึกษาเชิงตัวเลขอย่างครอบคลุมของเราไม่เพียงแต่ช่วยให้เราสามารถทำนายรัศมีและมวลสูงสุดของดาวนิวตรอนได้เท่านั้น แต่ยังกำหนดขีดจำกัดใหม่เกี่ยวกับความสามารถในการเปลี่ยนรูปของดาวนิวตรอนในระบบดาวคู่ กล่าวคือ พวกมันบิดเบือนซึ่งกันและกันมากน้อยเพียงใดผ่านดาวนิวตรอน สนามโน้มถ่วง. ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการระบุสมการสถานะที่ไม่รู้จักด้วยการสังเกตทางดาราศาสตร์ในอนาคตและการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากดาวที่รวมกัน”
การอ้างอิงวารสาร:
- Sinan Altiparmak, Christian Ecker, Luciano Rezzolla: ความเร็วเสียงในดาวนิวตรอน จดหมายวารสารทางฟิสิกส์ (2022) ดอย: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
- Christian Ecker & Luciano Rezzolla: คำอธิบายทั่วไปโดยไม่ขึ้นกับมาตราส่วนของความเร็วเสียงในดาวนิวตรอน จดหมายวารสารทางฟิสิกส์ (2022) ดอย: 10.3847/2041-8213/ac8674
