Gwiazdy ekstremalne mogą posiadać góry podobne do tych, które można znaleźć na księżycach naszego Układu Słonecznego, potencjalnie powodując wykrywalne oscylacje w przestrzeni i czasie.
Gwiazdy neutronowe mogą mieć struktury przypominające góry, które wpływają na ich prędkość obrotową i mogą emitować w sposób ciągły fale grawitacyjneobserwowalne przez LIGO. Badając analogiczne cechy powierzchni księżyców i planet, naukowcy mogą przewidywać i wyszukiwać te sygnały, otwierając nowe spojrzenie na najgęstsze obiekty we wszechświecie i rządzące nimi prawa.
Góry Gwiazd Neutronowych
Gwiazdy neutronowe, pozostałości po zapadniętych gwiazdach, są niezwykle gęste – około bilion razy gęstsze od ołowiu. Pomimo ich znaczenia niewiele wiadomo na temat cech ich powierzchni. Czerpiąc podobieństwa z mechanizmami tworzenia się gór obserwowanymi na księżycach i planetach naszego Układu Słonecznego, badacze sugerują, że gwiazdy neutronowe mogą mieć „góry”.
Góry te, znacznie masywniejsze niż jakiekolwiek inne na Ziemi, wygenerowałyby ogromne siły grawitacyjne zdolne do wytworzenia małych zmarszczek w strukturze przestrzeni i czasu. Zmarszczki te, zwane falami grawitacyjnymi, są obecnie badane przez Obserwatorium Fal Grawitacyjnych Laserowego Interferometru (LIGO).
W poszukiwaniu oscylacji czasoprzestrzennych
Badanie tych gwiazda neutronowa góry odgrywają kluczową rolę w poszukiwaniu ciągłych fal grawitacyjnych, które są słabe i wymagają bardzo czułych, precyzyjnie skalibrowanych metod detekcji. Wykrycie tych fal po raz pierwszy zapewniłoby nie tylko przełomowy wgląd w strukturę i zachowanie gwiazd neutronowych – jednych z najgęstszych obiektów we wszechświecie poza czarnymi dziurami – ale także zapewniłoby nowy sposób testowania podstawowych praw fizycznych. Takie odkrycia mogą zmienić nasze rozumienie wszechświata i sił, które nim rządzą.
Analogie z ciałami Układu Słonecznego
Góry lub nieosiowosymetryczne deformacje wirujących gwiazd neutronowych skutecznie emitują fale grawitacyjne. Teoretycy jądrowi z Uniwersytetu Indiana rozważali analogie między górami gwiazd neutronowych a cechami powierzchni ciał Układu Słonecznego. Zarówno gwiazdy neutronowe, jak i niektóre księżyce, takie jak Jupiterksiężyc Europy Lub Saturnksiężyc Enceladusa ma cienką skorupę nad głębokimi oceanami, podczas gdy Merkury ma cienką skorupę nad dużym metalowym jądrem. Cienkie arkusze mogą się marszczyć w uniwersalny sposób. Europa ma cechy liniowe, Enceladus ma tygrysie paski, a Merkury ma zakrzywione, schodkowe struktury.
Implikacje dla badań gwiazd neutronowych
Gwiazdy neutronowe z górami mogą mieć analogiczne cechy powierzchni, które można odkryć obserwując ciągłe sygnały fal grawitacyjnych. Najbardziej wewnętrzne jądro Ziemi jest anizotropowe, a moduł sprężystości zależy od kierunku. Jeśli materiał skorupy gwiazdy neutronowej jest również anizotropowy, nastąpi deformacja przypominająca górę, a jej wysokość będzie rosnąć w miarę szybszego wirowania gwiazdy. Taka cecha powierzchni może wyjaśniać maksymalny spin obserwowany dla gwiazd neutronowych i możliwe minimalne odkształcenie gwiazd neutronowych emitujących promieniowanie radiowe, znanych jako pulsary milisekundowe.
Odniesienie: „Anizotropowa skorupa gwiazdy neutronowej, góry Układu Słonecznego i fale grawitacyjne”, JA Morales i CJ Horowitz, 5 sierpnia 2024 r., Przegląd fizyczny D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.110.044016
Badania te były finansowane głównie przez Biuro Naukowe Departamentu Energii w ramach programu Fizyki Jądrowej. Dodatkowe fundusze zapewniła Narodowa Fundacja Nauki.
