Stea neutronică (imagine artist)
Într-un articol recent se studiază „munții” de pe stelele neutronice, stele extrem de dense, cu o structură care încă nu este pe deplin înțeleasă. Undele gravitaționale ar putea să ne ofere informații extrem de utile despre stelelor de neutroni, atât legat de compoziția acestora, cât și de munții de pe aceste stele.
Cum se nasc stelele de neutroni
Când o stea mai mare decât Soarele (dar nu extrem de mare) a consumat tot combustibilul nuclear, adică nu mai au loc reacții de fuziune nucleară în interiorul acesteia (când procesele interne ale stelei nu mai compensează presiunea gravitațională), are loc explozia stelei, sub forma unei supernove, un fenomen extrem de spectaculos. Mare parte din materia stelei este împrăștiată în univers.
O parte însă colapsează, sub acțiunea gravitației, generând o stea neutronică, unul dintre cele mai interesante obiecte din univers.
Din ce este alcătuită o stea de neutroni?
Stelele de neutroni au o masă de circa două ori mai mare ca a Soarelui, însă o rază de doar circa 15-30 km. Sunt deci obiecte extrem de dense. O linguriță din materia stelei de neutroni ar cântări mai mult decât un munte.
În acele condiții extreme de densitate, încă nu știm care este compoziția unei astfel de stele; adică dacă în interiorul acesteia se găsesc doar neutroni (steaua fiind un nucleu imens compus din neutroni) sau se găsesc și altfel de particule, precum cele care conțin quarcurile stranii (strange).
Stelele neutronice pot avea câmpuri magnetice extrem de intense și, în acest caz, să emită unde radio. Dacă acestea sunt îndreptate spre noi, le vedem că un fel de faruri în univers – vorbim despre pulsari.
La asemenea densități extrem de mari ne-am aștepta că o stea de neutroni să aibă o suprafață extrem de uniformă. În realitate nu este așa; ar putea exista inclusiv „munți” pe stelele neutronice, dar înălțimea acestora ar fi mai mică de 1 mm, însă un efect măsurabil atât în frecvența pulsarilor, care poate varia datorată „cutremurelor” din interiorul stelei, cât și în contextul măsurării undele gravitaționale.
Munții de pe stelele de neutroni și undele gravitaționale
Munții de pe stelele de neutroni ar genera structuri neuniforme în structura stelei care, ținând cont și de câmpul gravitațional extrem de intens al unei asemenea tip de stea, ar duce, datorită rotație stelei, la emisia de unde gravitaționale.
Undele gravitaționale reprezintă deformări ale structurii spațiu-timpului explicate de teoria relativității generale a lui Einstein, care se propagă prin univers, ajungând inclusiv la noi. Caracteristicile acestor unde ne-ar da informații despre structura stelei și despre munții care se găsesc pe aceasta.
Într-un recent articol publicat deocamdată în arXiv autorii evaluează analogii între munții stelelor neutronice și suprafața unor corpuri cosmice din sistemul solar (Enceladus și Europa - sateliți ai planetei Saturn și Jupiter - și planeta Mercur).
Măsurarea acestor unde gravitaționale
Deocamdată antenele noastre gravitaționale nu reușesc să măsoare unde gravitaționale emise de stelele de neutroni și, în acest fel, să ne ajute să înțelegem compoziția acestora și cum arată munții de pe aceste stele.
La ora actuală se studiază mai multe metode pentru a măsura undele gravitaționale, atât la sol, cât și în spațiu. Sensibilitatea acestor antene va crește și, în viitorul apropiat, se speră că vor fi capabile să măsoare inclusiv undele gravitaționale generate de munții de pe stelele de neutroni. Aceste măsurători ne vor ajuta să înțelegem dacă aceste stele sunt alcătuite doar din neutroni sau conțin forme exotice de materie, precum cea alcătuită din quarcuri stranii.
Tipuri stele neutronice:
Sumar articol original:
Mountains or non-axisymmetric deformations of rotating neutron stars (NS) efficiently radiate gravitational waves (GW).
We consider analogies between NS mountains and surface features of solar system bodies. Both NS and moons such as Europa or Enceladus have thin crusts over deep oceans while Mercury has a thin crust over a large metallic core. Thin sheets may wrinkle in universal ways. Europa has linear features, Enceladus has ``Tiger" stripes, and Mercury has lobate scarps.
NS may have analogous features. The innermost inner core of the Earth is anisotropic with a shear modulus that depends on direction. If NS crust material is also anisotropic this will produce an ellipticity, when the crust is stressed, that grows with spin frequency. This yields a breaking index (log derivative of spin down rate) very different from n=5 and could explain the maximum spin observed for neutron stars and a possible minimum ellipticity of millisecond pulsars.
Credit imagine depositphotos.com
