Me ei saa tegelikult neutronitähtedest aru. Oh, me teame, et nemad on - need on universumi kõige massiivsemate tähtede jäänused - kuid nende sisemise toimimise paljastamine on pisut keeruline, sest neid elus hoidv füüsika on vaid halvasti mõistetav.
Kuid aeg-ajalt purunevad kaks neutrontähte kokku ja kui nad kipuvad puhuma, kipuvad nad kogu kosmoses oma kvant sisikonda. Sõltuvalt neutrontähtede sisemisest struktuurist ja koostisest näeb „ejecta” (viisakas teaduslik termin astronoomilise mürsu oksendamiseks) meie Maaga seotud vaatlejate jaoks teistmoodi, andes meile jämeda, kuid potentsiaalselt võimsa viisi nende eksootiliste olendite mõistmiseks.
Neutron Star Nougat
Nagu arvata võis, on neutronitähed valmistatud neutronitest. Noh, enamasti. Neil on ujuvad ka mõned prootonid, mis on hilisema jaoks oluline, nii et ma loodan, et mäletate seda.
Neutronitähed on mõnede tõeliselt suurte tähtede allesjäänud südamikud. Kui need hiiglaslikud tähed elu lõpul on, hakkavad nad kergemaid elemente sulatama rauaks ja nikliks. Ülejäänud tähe gravitatsiooniline kaal purustab neid aatomeid jätkuvalt koos, kuid need termotuumasünteesi reaktsioonid ei tekita enam liigset energiat, mis tähendab, et miski ei takista tähe jätkumist enda jaoks katastroofiliselt varisemas.
Südamikus muutuvad rõhud ja tihedused nii äärmuslikuks, et juhuslikud elektronid tõmbuvad prootonitesse, muutes need neutroniteks. Kui see protsess on lõpule jõudnud (mis võtab vähem kui tosin minutit), on sellel neutronite hiiglaslikul kuul lõpuks olemas liikumisvõimalused, et edasisele kokkuvarisemisele vastu seista. Ülejäänud täht põrkab selle äsja sepistatud tuuma maha ja puhub läbi ilusa supernoova plahvatuse, jättes tuuma taha: neutronitähe.
Karistuse spiraalid
Nii nagu ma ütlesin, on neutronitähed hiiglaslikud neutronkuulid, mille tonnist materjalist (paar päikest on väärt!) On ruumi täis mitte suurem kui linn. Nagu võite arvata, on nende eksootiliste olendite interjöörid kummalised, salapärased ja keerukad.
Kas neutronid jagunevad kihtideks ja moodustavad vähe struktuure? Kas sügavad interjöörid on paksu neutronite supp, mis lihtsalt võõraks ja võõramaks läheb, seda sügavamale lähete? Kas see annab teed veelgi veidramatele asjadele? Aga kooriku olemus - pakendatud elektronide välimine kiht?
Neutronitähtede osas on palju vastamata küsimusi. Kuid õnneks andis loodus meile võimaluse nende sees peegeldada.
Väike negatiivne külg: enne kui saame võimaluse näha, millest need on tehtud, peame ootama, kuni kaks neutrontähte põrkuvad. Kas mäletate GW170817? Teete seda tegelikult - see oli kahest põrkuvast neutrontähest koosnevate gravitatsioonilainete suur avastus koos hulga kiire tuletõrje teleskoobi järelvaatustega kogu elektromagnetilise spektri ulatuses.
Kõik need üheaegsed vaatlused andsid meile kõige täieliku pildi nn kilonovid, või nendest ekstreemsetest sündmustest tulenevad võimsad energia- ja radiatsioonipursked. GW170817 konkreetne episood oli ainus, mida kunagi gravitatsiooniliste lainedetektoritega tabati, kuid kindlasti mitte ainus, mis universumis juhtus.
Neutronlootus
Kui neutronitähed kokku põrkavad, lähevad asjad räpaseks. Mis teeb asja eriti segaseks, on protoonide väike populatsioon, mis varitseb peamiselt neutron-neutronitähe sees. Tänu oma positiivsele laengule ja tähe enda ülikiirele pöörlemisele suudavad nad luua uskumatult tugeva magnetvälja (mõnel juhul kogu universumi kõige võimsamad magnetväljad) ja need magnetväljad mängivad mõnda kuri mängu.
Neutronitähtede kokkupõrke tagajärjel keerlevad surnud tähtede lagunenud jäänused kiirel orbiidil üksteise ümber ja mõned nende sisemused laienevad titaanses lööklaines, mida toidab krahhi energia.
Ülejäänud keerlev materjal moodustab kiiresti ketta, mille ketas on keermestatud tugevate magnetväljadega. Ja kui tugevad magnetväljad leiavad end kiiresti pöörlevate ketaste sees, hakkavad nad endasse voltuma ja võimenduma, muutudes veelgi tugevamaks. Protsessi kaudu, mida ei mõisteta täielikult (kuna füüsika, nagu ka stsenaarium, läheb pisut segaseks) kerivad need magnetväljad ketta keskpunkti lähedale ja lehtrimaterjalid on süsteemist täielikult ja eemale: joa.
Düüsid, üks mõlemal pool, plahvatavad väljapoole, kandes kiirgust ja osakesi kaugelt kosmilisest autoõnnetusest. Hiljuti avaldatud uurimistöös uuriti joa moodustumist ja kasutusiga, uurides eriti hoolikalt, kui kaua reaktiivjoa tekkimine pärast esialgset kokkupõrget võtab. Selgub, et reaktiivlennuki käivitusmehhanismi üksikasjad sõltuvad algsete neutronitähtede sisemusest: kui muudate neutronitähtede struktuuri, saate erinevusi põrkelugude ja erinevate signatuuride järgi düüside omaduste osas.
Hirmsamate kilonovide vaatluste abil võiksime ehk veel mõnda neist mudelitest märgata ja õppida, mis paneb neutronitähed tõeliselt tiksuma.
Loe lisaks: “Jet-kookoni väljavool neutrontähtede ühinemistest: struktuur, valguskõverad ja põhifüüsika“
