Vedci doteraz získali svoje najlepšie meranie veľkosti a obsahu neutrónovej hviezdy, ultrahustého objektu obsahujúceho najpodivnejšiu a najvzácnejšiu hmotu vo vesmíre.
Toto meranie môže viesť k lepšiemu porozumeniu stavebných blokov prírody - protónov, neutrónov a ich základných kvarkov - pretože sú komprimované vo vnútri neutrónovej hviezdy na hustotu triliónov krát väčšia ako na Zemi.
Tod Strohmayer z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbelt, MD, a jeho kolega, Adam Villarreal, postgraduálny študent na Arizonskej univerzite, tieto výsledky dnes prezentujú na webovej tlačovej konferencii v New Orleans na stretnutí Vysokoenergetická astrofyzikálna divízia Americkej astronomickej spoločnosti.
Uviedli, že ich najlepší odhad polomeru neutrónovej hviezdy je 7 míľ (11,5 km), plus alebo mínus prechádzka okolo francúzskej štvrti. Zdá sa, že táto hmota je 1,75-násobkom hmotnosti Slnka, masívnejšia, ako predpovedajú niektoré teórie. Merali pomocou Rossi X-ray Timing Explorer NASA a archivovali röntgenové údaje
Dlho hľadaný vzťah hmotnosť-polomer definuje vzťah vnútornej hustoty a tlaku neutrónovej hviezdy, tzv. Stavovú rovnicu. A to zase určuje, aký druh hmoty môže existovať vo vnútri neutrónovej hviezdy. Obsah ponúka zásadný test pre teórie popisujúce základný charakter hmoty a energie a silu jadrových interakcií.
"Skutočne by sme chceli, aby sme si položili ruky na veci v strede neutrónovej hviezdy," uviedol Strohmayer. „Keďže to však nemôžeme urobiť, ide o ďalšiu najlepšiu vec. Neutrónová hviezda je kozmické laboratórium a poskytuje jedinú príležitosť vidieť účinky hmoty stlačené do takej miery. “
Neutrónová hviezda je jadro zvyškov hviezdy, ktorá je raz väčšia ako Slnko. Interiér obsahuje hmotu pod silou, ktorá pravdepodobne existovala v čase Veľkého tresku, ale ktorá sa na Zemi nedala duplikovať. Neutrónová hviezda v dnešnom oznámení je súčasťou binárneho hviezdneho systému s názvom EXO 0748-676, ktorý sa nachádza v súhvezdí Volans alebo Flying Fish, vzdialenom asi 30 000 svetelných rokov, ktorý je viditeľný na južnom nebi s veľkým dvorkovým ďalekohľadom.
V tomto systéme sa plyn z „normálnej“ sprievodnej hviezdy vrhá na neutrónovú hviezdu priťahovanú gravitáciou. To spúšťa termonukleárne výbuchy na povrchu neutrónovej hviezdy, ktoré osvetľujú oblasť. Takéto impulzy často odhaľujú rýchlosť odstreďovania neutrónovej hviezdy blikaním v emitovanom röntgenovom svetle, ktoré sa nazýva burzná oscilácia. (Umelecký koncept tohto procesu nájdete v bodoch 1 - 6. Film a podrobný popis nájdete v pravom stĺpci v pravom stĺpci.)
Vedci zistili frekvenciu oscilácie 45 hertzových impulzov, ktorá zodpovedá rýchlosti rotácie neutrónových hviezd 45 krát za sekundu. Toto je pokojné tempo pre neutrónové hviezdy, ktoré sa často otáčajú rýchlosťou 300 krát za sekundu.
Vedci ďalej zarábali na pozorovaniach EXO 0748-676 od satelitu XMM-Newton Európskej vesmírnej agentúry od roku 2002, ktorý viedol Dr. Jean Cottam z Goddard NASA. Tím spoločnosti Cottam zistil spektrálne čiary emitované horúcim plynom, podobné vzhľadom na čiary kardiogramu. Tieto riadky mali dve vlastnosti. Najprv boli dopplerovské posunuté. To znamená, že zistená energia bola priemerom otáčania svetla okolo neutrónovej hviezdy, ktorá sa od nás vzdialila a potom smerom k nám. Po druhé, čiary boli gravitačne preradené. To znamená, že gravitácia pritiahla svetlo, keď sa snažila uniknúť z tejto oblasti, čím ukradla trochu svojej energie.
Strohmayer a Villarreal stanovili, že frekvencia 45 Hz a pozorované šírky čiar z Dopplerovho radenia sú v súlade s polomerom neutrónovej hviezdy medzi 9,5 a 15 km, pričom najlepší odhad je 11,5 km. Vzťah medzi burstovou frekvenciou, Dopplerovým posunom a polomerom je ten, že rýchlosť plynu víriaceho sa okolo povrchu hviezdy závisí od polomeru hviezdy a jej rýchlosti odstreďovania. Rýchlejšie točenie v podstate zodpovedá širšej spektrálnej čiare (technika podobná tomu, ako môže štátny vojak detekovať prekročenie povolenej rýchlosti).
Gravitačné meranie červeného posunu tímu Cottam ponúkalo prvú mieru pomeru hmotnosti a polomeru, aj keď bez znalosti hmotnosti a polomeru. Je to tak preto, že stupeň redshiftingu (gravitačná sila) závisí od hmotnosti a polomeru neutrónovej hviezdy. Niektorí vedci spochybnili toto meranie, pretože zistené spektrálne čiary sa zdali príliš úzke. Nové výsledky posilňujú gravitačnú interpretáciu červeného posunu spektrálnych čiar tímu Cottam (a tým aj pomer hmotnosti a polomeru), pretože hviezda s pomalšou rotáciou môže ľahko vytvoriť také relatívne úzke línie.
Takže vedci si stále viac istí pomer hmotnosti a polomeru a teraz poznajú polomer, takže vedci mohli vypočítať hmotnosť neutrónovej hviezdy. Hodnota bola medzi 1,5 a 2,3 solárnymi hmotami, najlepší odhad bol 1,75 solárnych hmôt.
Výsledok podporuje teóriu, že hmota v neutrónovej hviezde v EXO 0748-676 je zbalená tak pevne, že takmer všetky protóny a elektróny sú stlačené do neutrónov, ktoré krúžia ako superfluid, tekutina, ktorá tečie bez trenia. Táto záležitosť však ešte nie je tak pevne zabalená, že sú oslobodené kvarky, tzv. Kvarková hviezda.
"Naše výsledky skutočne začínajú tlačiť stlačenie neutrónovej hviezdovej rovnice štátu," uviedol Villareal. „Vyzerá to, že stavové rovnice, ktoré predpovedajú buď veľmi veľké alebo veľmi malé hviezdy, sú takmer vylúčené. Možno je viac vzrušujúce, že teraz máme pozorovaciu techniku, ktorá by nám mala umožniť zmerať vzťahy medzi polomerom hmotnosti a hmotnosťou iných neutrónových hviezd. “
Navrhovaná misia NASA s názvom Constellation X-ray Observatory by mala schopnosť vykonať takéto merania, ale s oveľa väčšou presnosťou, pre niekoľko neutrónových hviezdnych systémov.
Pôvodný zdroj: NASA News Release
