Povrchové vzory pre rôzne torzné módy. klikni na zväčšenie
Masívna explózia na povrchu neutrónovej hviezdy poskytla astronómom možnosť nahliadnuť do jej povrchu, podobne ako geológovia chápu štruktúru Zeme pod našimi nohami. Výbuch vrhol neutrónovú hviezdu a zazvonil ako zvon. Vibrácie potom prešli vrstvami rôznej hustoty - hlienovité alebo pevné - čím sa zmenil tok röntgenových lúčov. Astronómovia vypočítali, že má hrubšiu kôru približne 1,6 km (1 míľu), čo zodpovedá teoretickým odhadom.
Americko-nemecký tím vedcov z Inštitútu Maxa Plancka pre astrofyziku a NASA použil Rossi X-ray Timing Explorer NASA na odhad hĺbky kôry neutrónovej hviezdy, najhustejšieho predmetu známeho vo vesmíre. Kôra je podľa nich približne 1,6 km hlboká a pevne zabalená, takže lyžička tohto materiálu by na Zemi vážila asi 10 miliónov ton.
Toto meranie, prvé svojho druhu, prišlo s veľkou explóziou na neutrónovú hviezdu v decembri 2004. Vibrácie spôsobené explóziou odhalili podrobnosti o zložení hviezdy. Táto technika je analogická seizmológii, štúdiu seizmických vĺn spôsobených zemetraseniami a výbuchmi, ktoré odhaľujú štruktúru zemskej kôry a vnútorných priestorov.
Táto nová seizmologická technika poskytuje spôsob, ako snímať vnútro neutrónovej hviezdy, miesto veľkého tajomstva a špekulácií. Tlak a hustota sú tu také intenzívne, že jadro môže obsahovať exotické častice, o ktorých sa predpokladá, že existovali až v okamihu Veľkého tresku.
Anna Watts z Inštitútu Maxa Plancka pre astrofyziku v Garchingu uskutočnila tento výskum v spolupráci s Dr. Todom Strohmayerom z Goddardovho vesmírneho letového centra NASA v Greenbelte v Marylande.
"Myslíme si, že táto explózia, najväčšia svojho druhu, akú kedy pozorovala, hviezdu naozaj trhla a doslova ju začala zvoniť ako zvon," uviedol Strohmayer. „Vibrácie, ktoré vznikli pri explózii, sú síce slabé, ale poskytujú veľmi špecifické informácie o tom, z čoho sú tieto bizarné objekty vyrobené. Rovnako ako zvonček, prsteň neutrónovej hviezdy závisí od toho, ako vlny prechádzajú vrstvami rôznej hustoty, či už hladkej alebo tuhej. “
Neutrónová hviezda je jadro zvyšku hviezdy, ktorá je niekoľkokrát hmotnejšia ako slnko. Neutrónová hviezda obsahuje asi 1,4 slnečných hmôt materiálu napchaného do gule s priemerom iba asi 20 kilometrov. Obaja vedci skúmali neutrónovú hviezdu SGR 1806-20, ktorá sa nachádza približne 40 000 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Strelec. Predmet je v podtriede vysoko magnetických neutrónových hviezd nazývaných magnetary.
27. decembra 2004 došlo na povrchu SGR 1806-20 k bezprecedentnej explózii, najjasnejšej udalosti, akú kedy zažila naša slnečná sústava. Výbuch, ktorý sa nazýva hyperfémia, bol spôsobený náhlou zmenou silného magnetického poľa hviezdy, ktoré prasklo kôru a pravdepodobne spôsobilo masívne zemetrasenie. Udalosť bola zistená mnohými vesmírnymi observatóriami, vrátane prieskumníka Rossiho, ktorý pozoroval emitované röntgenové svetlo.
Strohmayer a Watts si myslia, že oscilácie sú dôkazom globálnych torzných vibrácií v kôre hviezdy. Tieto vibrácie sú analogické S-vlnám pozorovaným pri zemetraseních, napríklad vlna pohybujúca sa po lane. Ich štúdia, ktorá vychádza z pozorovaní vibrácií z tohto zdroja, Dr. GianLuca Izrael z talianskeho Národného ústavu pre astrofyziku, zistila počas hyperflóry niekoľko nových frekvencií.
Watts a Strohmayer následne potvrdili svoje merania pomocou solárneho spektroskopického snímača Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, ktorý zaznamenal aj hyperflaru, a našli prvý dôkaz vysokofrekvenčnej oscilácie pri 625 Hz, čo naznačuje, že vlny vertikálne prechádzajú kôrou.
Veľké množstvo frekvencií - podobne ako akord, na rozdiel od jedinej noty - umožnilo vedcom odhadnúť hĺbku kôry neutrónovej hviezdy. Toto je založené na porovnaní frekvencií z vĺn, ktoré prechádzajú okolo hviezdovej kôry a od tých, ktoré ňou prechádzajú radiálne. Priemer neutrónovej hviezdy je neistý, ale na základe odhadu približne 20 kilometrov naprieč by bola kôra hlboká asi 1,6 km. Tento údaj, založený na pozorovaných frekvenciách, je v súlade s teoretickými odhadmi.
Seizmológia hviezdnych zemetrasení je veľmi prísľubom určenia mnohých vlastností neutrónových hviezd. Strohmayer a Watts analyzovali archivované údaje Rossiho z magnetického hyperflaru stmievača 1998 (od SGR 1900 + 14) a našli tu aj výpovedné oscilácie, aj keď nie dostatočne silné na to, aby určili hrúbku kôry.
Väčší výbuch neutrónovej hviezdy zistený v röntgenových lúčoch by mohol odhaliť hlbšie tajomstvá, ako je napríklad povaha hmoty v jadre hviezdy. Jednou zaujímavou možnosťou je, že jadro môže obsahovať bezplatné kvarky. Kvarky sú stavebnými kameňmi protónov a neutrónov a za normálnych podmienok sú vždy pevne spojené. Nájdenie dôkazov o voľných kvarkoch by pomohlo pochopiť skutočnú podstatu hmoty a energie. Laboratóriá na Zemi, vrátane masívnych urýchľovačov častíc, nemôžu vytvárať energiu potrebnú na odhalenie voľných kvarkov.
„Neutrónové hviezdy sú vynikajúce laboratóriá na štúdium extrémnej fyziky,“ povedal Watts. "Boli by sme radi, keby sme ich mohli otvoriť, ale keďže sa to pravdepodobne nestane, pozorovanie účinkov magnetickej hyperfóny na neutrónovú hviezdu je pravdepodobne ďalšou najlepšou vecou."
Pôvodný zdroj: Max Planck Society
