Vísindamenn hafa fundið nýja leið til að greina nokkra af hörmulegustu samrunaviðburðum alheimsins áður en þeir gerast.
Nifteindastjörnur, afar þéttir kjarna massamikilla dauðra stjarna sem snúast hver í áttina að annarri eða inn í svarthol, geta valdið flóðbylgjum í hafinu af þungum hlöðnum agna umhverfis nifteindastjörnur. Rannsakendur komust að því að þessar flóðbylgjur birtast með reglulegum sprengingum af rafsegulgeislun sem gæti þjónað sem viðvörunarkerfi fyrir yfirvofandi samruna.
Nifteindastjörnur eru líklega öfgafyllstu fyrirbær alheimsins. Já, svarthol geta verið framandi, en þau eru tiltölulega einföld - þau hafa bara mikið þyngdarafl. Aftur á móti eru nifteindastjörnur í raun risastórir atómkjarnar og í því felst áhugaverð og flókin eðlisfræði sem svarthol hafa ekki.
Dæmigerð nifteindastjarna hefur aðeins nokkra kílómetra þvermál en getur vegið margfalt massa sólarinnar. Þær samanstanda nánast eingöngu af nifteindum (þaraf nafnið), en innihalda stofna frjálsra rafeinda, róteinda og jóna þungra kjarna. Þær eru fæddar úr sprengistjörnum – sprengingum deyjandi massamikilla stjarna – og sumar þeirra geta innihaldið sterkustu segulsvið í öllum alheiminum.
Innra rými nifteindastjarna er það dularfullasta vegna þess að þrýstingur og þéttleiki er svo mikill að þeir eru umfram núverandi þekkingu okkar á eðlisfræði. Sum líkön benda til þess að kjarnar séu einfaldlega samræmdur straumur nifteinda, á meðan önnur benda til þess að nifteindirnar sjálfar rotni í kvarka sína. Á bak við innri kjarnann er harður, sléttur massi nifteinda sem breytist hægt og rólega í flóknari mynstur, eins og kubba og þræði, sem sameiginlega kallast kjarnamauk.
Talið er að ytri skorpa nifteindastjörnu samanstandi af ofurfljótandi rafeindum og nifteindum sem víkja fyrir kristalgrind þegar hún nálgast yfirborðið. Að lokum er það hafið - lag af fljótandi rafeindum, nifteindum og jónum á 10 til 100 m dýpi.
Hið afar framandi eðli málsins við þessar aðstæður – ofurfljótandi nifteindir gerast venjulega ekki bara – gerir nifteindastjörnur helsta frambjóðendur til að læra öfgakennda eðlisfræði. Þessi hugmynd var betrumbætt eftir uppgötvun GW 170817, þyngdarbylgjumerkis sem fannst ásamt rafsegulgeislun tveggja nifteindastjarna sem sameinast. Samgreining, kölluð fjölboða stjörnufræði, gerir eðlisfræðingum kleift að rannsaka kjarna nifteindastjarna sem aldrei fyrr.
En frá því að þyngdarbylgjur greindust fyrst árið 2017 höfum við ekki séð neina aðra samruna atburða nifteindastjörnu, sem veldur vonbrigðum vegna þess að nifteindastjörnur eru ein besta rannsóknarstofa náttúrunnar til að prófa háorkueðlisfræði.
En nú gæti ný aðferð til að fylgjast með framandi hegðun nifteindastjarna þýtt að við þurfum ekki að bíða mikið lengur. Nýja ritgerðin, sem gefin var út í maí í preprints gagnagrunninum arXiv, fjallar um haf nifteindastjarna sem, auk frjálsra rafeinda og nifteinda, geta einnig innihaldið kolefni, súrefni og járn. Þótt hafið sé tiltölulega grunnt miðað við allt dýpi nifteindastjörnunnar, þá eru þau ytra lagið (þar er ótalið hið ótrúlega þunnt „andrúmsloft“) og sá hluti nifteindastjörnunnar sem bregst auðveldlega við ytri alheiminum.
Sérstaklega komust vísindamennirnir að því að þessi grunnu höf geta staðið undir sjávarföllum eins og höf á jörðinni. En til að hækka flóðið á nifteindastjörnu þarf miklu meira þyngdarafl til að sigrast á öllum þessum mikla þyngdarafl. Sjávarföll í nifteindastjörnum koma aðeins fram þegar nifteindastjarnan er nógu nálægt massamiklum, þéttum hlut, eins og annarri nifteindastjörnu eða svartholi.
Sem betur fer eru slíkir tvístirni tiltölulega algengir þar sem stjörnur myndast venjulega í mörgum kerfum og fara síðan í gegnum lífsferil sinn og skilja að lokum eftir samsetningar svarthola og nifteindastjörnur.
Þegar nifteindastjarna byrjar að renna saman við aðra nifteindastjörnu eða svarthol fara fyrirbærin hægt og rólega saman í nokkur ár. Þegar þær snúast taka þyngdarbylgjur orku frá kerfinu og draga parið nær. Þegar öllu er á botninn hvolft, á síðustu augnablikunum, er sameiningunni lokið á nokkrum sekúndum.
En áður en það gerist getur gervihnötturinn, sem er á braut, komið af stað röð af óma sjávarföllum á nifteindastjörnunni. Þessi sjávarföll geta haldið allt að 100 megahertz tíðni og borið allt að 10^29 júl af orku. Til að gefa þér hugmynd um hversu stór þessi tala er, notar allt mannkynið aðeins 10^20 joule á hverju ári. Ómunabylgja einnar nifteindastjörnu hefur meiri orku en öll geislun sólarinnar í 10 þúsund ár.
Ólíkt sjávarbylgjum samanstanda þessi sjávarföll af plasmahafi. Hinar miklu rafhleðslur gera það að verkum að sjávarföll geta gefið frá sér mikla rafsegulgeislun sem getur birst okkur sem röntgen- og gammageislun.
Byggt á útreikningum sínum áætluðu vísindamennirnir að geimstjörnustöðvar eins og Fermi Space Gamma-ray Telescope og Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) gætu greint nokkrar nifteindastjörnur á hverju ári og að þessi merki myndu birtast allt að nokkrum árum fyrir lokahófið. sameiningu.
Með þessari viðvörun geta stjörnufræðingar undirbúið sjónauka sína og stjörnustöðvar þannig að þeir séu tilbúnir til að ná augnabliki sameiningarinnar sjálfs og grafa sig í enn verðmætari rafsegul- og þyngdarbylgjugögn.
Þú getur hjálpað Úkraínu að berjast gegn rússnesku innrásarhernum. Besta leiðin til að gera þetta er að gefa fé til hersins í Úkraínu í gegnum Bjarga lífi eða í gegnum opinberu síðuna NBU.
Gerast áskrifandi að síðum okkar í Twitter það Facebook.
Lestu líka: