Bir nötron yıldızının içi tam olarak nasıldır?
Bir nötron yıldızı, büyük bir yıldız süpernovaya gittikten sonra geriye kalan şeydir. Nötronlardan -tahmin ettiniz- yapılmış, sıkıca paketlenmiş, ultra-yoğun bir cisimdir. Aslında, bu kesinlikle doğru değil.
Matematiksel modeller, nötron yıldızlarının katmanlardan oluştuğunu ve bu katmanlarda sadece nötronlardan başka şeyler olduğunu gösteriyor. Ama bir nötron yıldızına daha derinden baktığınızda, gitgide daha sıkı bir şekilde paketlenmiş nötronlar görürsünüz ve başka hiçbir şey görmezsiniz. Çekirdeğe ulaştığınızda, çoğunlukla nötronlardır.
Bir nötron yıldızının içinin tam olarak nasıl göründüğünden emin değiliz, ancak matematiksel modeller böyle olduklarını öne sürüyor. Resim Kredisi: Robert Schulze tarafından - Kendi çalışması, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11363893
Ama sorunlu olan, 'bir nötron yıldızının derinliklerine bakmak'. Hiç kimse bir tanesinin içini görmedi.
Gökbilimciler, onları anlamaya çalışmak için bir mesafeden nötron yıldızlarının dışını gözlemlemek zorunda kalıyorlar. Fizik ve matematiksel modeller yardımcı olur, ancak gerçek gözlemin yerini hiçbir şey tutamaz. Şans eseri, bazen nötron yıldızları 'aksaklıklar' yaşar ve bu aksaklıklar, bu ultra yoğun cisimler hakkında bir şeyler öğrenmek için bir fırsattır.
Nötron yıldızları dönüyor. Ayrıca kutuplarından elektromanyetik radyasyon yayabilirler ve bu radyasyon, yıldızın dönüşü sırasında aralıklı olarak Dünya'ya doğrultulduğunda, ışınları görebiliriz. Bu nötron yıldızlarına pulsar denir.
Bir nötron pulsarının bu animasyonunda pembe, gama radyasyonudur. Yeşil, yalnızca Dünya'ya doğrultulduklarında algılanabilen dar radyo dalgaları ışınlarıdır. Video: NASA
Çoğunlukla bu rotasyon çok düzenli ve çok hızlıdır. Ancak bazen daha hızlı dönerler ve bu, yıldızın iç kısımlarının dışa doğru hareket etmesiyle olur. Kısa bir astronomik an için, bu aksaklık astronomların bu şaşırtıcı nesneler hakkında biraz fikir edinmelerine izin verebilir.
2016 yılında, Mt. Pleasant teleskopunu kullanan gökbilimciler, mum pulsar hata. Vela Pulsar, Vela takımyıldızında yaklaşık 1000 ışıkyılı uzaklıktadır. Radyo frekanslarında gökyüzündeki en parlak pulsardır ve aynı zamanda tüm arızalı pulsarların en bilinenidir. Pulsarların yalnızca %5'i arızalanır ve Vela yaklaşık üç yılda bir arıza yapar.
Bu Chandra görüntüsü, Vela Pulsar'ı resmin ortasında sarı ve turuncu olarak gösterilen sıcak gazla çevrili parlak beyaz bir nokta olarak göstermektedir. Sağ üstteki sıcak gazdan bir malzeme fışkırıyor. Resim Kredisi: NASA/CXC/PSU/G.Pavlov ve ark. – http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/objects/heapow/archive/compact_objects/vela_pulsar_jet.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=135898
Tüm nötron yıldızları gibi sadece birkaç kilometre çapında olan bu nötron yıldızı, normalde saniyede yaklaşık 11 kez döner. Ancak 2016'daki aksaklık sırasında yıldızın dönüşü hızlandı. Canlı yayında ilk kez aksaklık gözlemlendi.
Dergide yayınlanan bir makalede Doğa Astronomi , bir bilim adamları ekibi, 2016 aksaklığından gelen verileri yeniden analiz etti. Kağıdın adı ' 2016 arızası sırasında Vela pulsarının rotasyonel evrimi ” İlk yazar Monash Fizik ve Astronomi Okulu'ndan Dr. Greg Ashton'dır.
Yeniden analizlerinin ana bulgusu, aksaklığın sadece basit bir dönüş hızı artışından daha fazlası olduğudur. Yıldız, aksaklık hızına rahatlamadan önce hızla döndü. Yazarlara göre, Vela'nın aksaklık sırasındaki davranışı, onlara nötron yıldızının iç yapısına dair bir fikir verdi.
Nötron yıldızlarının üç farklı katmanı olduğunu söylüyorlar. İçinde basın bülteni Monash Fizik ve Astronomi Okulu'ndan ortak yazar Paul Lasky, 'Bu bileşenlerden biri, kabuğun iç tabakasındaki süper sıvı nötron çorbası, önce dışarı doğru hareket eder ve katı dış kabuğuna çarpar. yıldızın dönmesine neden olur. Ama sonra, çekirdekte hareket eden ikinci bir süper sıvı çorbası birinciye yetişerek yıldızın dönüşünün yavaşlamasına neden oluyor.”
Bu fenomene bir aşma diyorlar. Yazarlara göre, diğer bilim adamları bunu çalışmalarda öngörmüş, ancak gözlemlenmemiştir.
Lasky, 'Bu aşma literatürde birkaç kez tahmin edildi, ancak bu, gözlemlerde tanımlanan ilk gerçek zaman' dedi.
Çalışmanın ortak yazarı McGill Üniversitesi'nden Dr Vanessa Graber, bu aşmayı öngören bilim insanlarından biriydi ve 2018 tarihli makalesinde bundan bahsetti ' Süperakışkan nötron yıldızlarında hızlı kabuk eşleşmesi ve aksaklık yükseliyor '
Ancak Vela'nın 2016'daki canlı gözlemi sırasında, dönen nötron yıldızı başka bazı garip davranışlar sergiledi: aksaklıktan önce aslında yavaşladı. Bu daha önce hiç gözlemlenmemiş bir şey.
Ashton, 'Aksaklıktan hemen önce, yıldızın geri dönmeden önce dönüş hızını yavaşlattığını fark ettik' dedi. 'Aslında bunun neden olduğu hakkında hiçbir fikrimiz yok ve ilk kez görülüyor.'
Sanatçının, bir süper nova patlamasının kalıntıları olan dönen bir nötron yıldızı çizimi. Kredi: NASA, Caltech-JPL
Ashton, 'Aksaklığın nedeni ile ilgili olabilir, ancak dürüst olmak gerekirse emin değiliz' dedi.
Bu çalışma, konu nötron yıldızları olduğunda bulmacanın yeni bir parçası. Hızlanmadan önceki yavaşlamayı “aksaklık önleme” olarak adlandırıyorlar. Anti-aksaklığı, ortak yazar Graber ve diğerleri tarafından tahmin edilen “aşma” takip ediyor. Ardından, gerçek aksaklık hızına kadar gevşeme var. Bu üç aşamalı dizi daha önce bütünüyle gözlenmemişti. Yazarlar, aksaklıklar için bu üç aşamalı modelin önemli bir keşif olduğunu düşünüyor.
Makalelerinin sonunda, “2016 aksaklığı sırasında, Vela pulsar ilk önce döndü. Birkaç saniye sonra, sonunda üstel bir gevşeme süresi ile aşağı dönmeden önce hızla döndü. 60 sn. Bu model, basit bir adım aksaklığına veya yalnızca tek bir dönüş olayı olan bir modele göre büyük ölçüde tercih edilir.”
Anahtar olan, anti-aksaklığın gözlemlenmesidir. Gökbilimciler, bu şekilde davranan diğer atarcaları gözlemleyebilirlerse, onlara karşı tahminleri test edebilirler.
Sanatçının, kendinden önceki yıldızın patlamasından sonra kalan küçük bir kalıntı olan bir nötron yıldızı illüstrasyonu. Burada, 12 millik (20 kilometrelik) küre, Almanya'nın Hannover kentinin boyutuyla karşılaştırılıyor. Kredi: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Ancak şimdilik, anti-aksaklığın gözlemlenen yalnızca bir örneği var. Daha fazla gözlem kanıtı olmadan, bilim adamları modellerle sınırlıdır. Yazarların makalelerinin sonunda söylediği gibi, 'Burada sunulan analizler yalnızca modellerin göreceli kanıtlarını değerlendirir.' Ayrıca, 'Burada test edilen en uygun modeller bile verilerdeki tüm özellikleri açıklamıyor.'
Yazarlar, analizlerinin nötron yıldızları ve kusurları hakkında daha fazla gözlem ve çalışmayı yeniden ateşleyeceğinden ve bazı yeni teorilere ilham vereceğinden şüpheleniyorlar.
Daha:
- Basın bülteni: Nötron yıldızındaki aksaklık, gizli sırlarını ortaya koyuyor
- Araştırma kağıdı: 2016 arızası sırasında Vela pulsarının rotasyonel evrimi
- Vikipedi: nötron yıldızı
- Evren Bugün: Barfing Nötron Yıldızları İç Cesaretlerini Ortaya Çıkarıyor
- Evren Bugün: Nötron Yıldızlarının Kabuğunun İçinde Nükleer Makarna Var; Evrendeki Bilinen En Zor Madde