Истраживачи су пронашли нови начин да открију неке од најкатастрофалнијих догађаја спајања у свемиру пре него што се догоде.
Неутронске звезде, изузетно густе језгре масивних мртвих звезда које се спирално крећу једна према другој или у црну рупу, могу подићи плимне таласе у океанима тешких наелектрисаних честица које окружују неутронске звезде. Истраживачи су открили да се ови плимни таласи манифестују редовним налетима електромагнетног зрачења које може послужити као систем раног упозорења за предстојећа спајања.
Неутронске звезде су вероватно најекстремнији објекти у свемиру. Да, црне рупе су можда егзотичније, али су релативно једноставне - само имају велику гравитацију. Насупрот томе, неутронске звезде су у суштини гигантска атомска језгра, а то укључује занимљиву и сложену физику коју црне рупе немају.
Типична неутронска звезда има пречник од само неколико километара, али може тежити неколико пута већу од масе Сунца. Састоје се скоро у потпуности од неутрона (отуда и назив), али садрже популације слободних електрона, протона и јона тешких језгара. Они се рађају из супернова - експлозија умирућих масивних звезда - а неке од њих могу садржати најјача магнетна поља у целом универзуму.
Унутрашњост неутронских звезда је најмистериознија јер су притисак и густина толико велики да су изван нашег тренутног знања физике. Неки модели сугеришу да су језгра једноставно уједначен ток неутрона, док други сугеришу да се сами неутрони распадају у своје кваркове. Иза унутрашњег језгра је тврда, глатка маса неутрона која се полако трансформише у сложеније обрасце, као што су блокови и нити, познати под заједничким именом нуклеарна паста.
Верује се да се спољашња кора неутронске звезде састоји од суперфлуидних електрона и неутрона који уступају место кристалној решетки док се приближава површини. Коначно, ту је и океан – слој течних електрона, неутрона и јона на дубини од 10 до 100 м.
Изузетно егзотична природа материје у овим условима – суперфлуидни неутрони се обично не дешавају тек тако – чини неутронске звезде главним кандидатима за проучавање екстремне физике. Ова идеја је побољшана након открића ГВ 170817, сигнала гравитационог таласа који је детектован заједно са електромагнетном емисијом две неутронске звезде које се спајају. Ко-детекција, названа астрономија са више гласника, омогућава физичарима да испитају језгра неутронских звезда као никада раније.
Али од када су гравитациони таласи први пут откривени 2017. године, нисмо видели ниједан други догађај спајања неутронских звезда, што је разочаравајуће јер су неутронске звезде једна од најбољих лабораторија у природи за тестирање физике високих енергија.
Али сада нови метод посматрања егзотичног понашања неутронских звезда може значити да нећемо морати дуго да чекамо. Нови рад, објављен у мају у бази података препринта арКсив, фокусира се на океане неутронских звезда, који, поред слободних електрона и неутрона, могу да садрже и угљеник, кисеоник и гвожђе. Иако су океани релативно плитки у поређењу са читавом дубином неутронске звезде, они су спољни слој (не рачунајући невероватно танку „атмосферу“) и део неутронске звезде који најлакше реагује на спољашњи универзум.
Конкретно, истраживачи су открили да ови плитки океани могу да подрже плиму попут океана на Земљи. Али да би се подигла плима на неутронској звезди потребно је много више гравитационог привлачења да би се превазишла сва та екстремна гравитација. Плиме у неутронским звездама се појављују само када је неутронска звезда довољно близу масивног, густог објекта, као што је друга неутронска звезда или црна рупа.
На срећу, такви бинарни системи су релативно чести, јер се звезде обично формирају у више система, а затим пролазе кроз своје животне циклусе, на крају остављајући за собом комбинације црних рупа и неутронских звезда.
Када неутронска звезда почне да се спаја са другом неутронском звездом или црном рупом, објекти се полако спајају током неколико година. Док се ротирају, гравитациони таласи узимају енергију из система, привлачећи пар ближе. На крају крајева, у последњим тренуцима, спајање је завршено за неколико секунди.
Али пре него што се то догоди, сателит који кружи у орбити може да изазове серију резонантних плиме на неутронској звезди. Ове плиме могу одржавати фреквенцију до 100 мегахерца и носити до огромних 10^29 џула енергије. Да бисмо вам дали представу о томе колики је тај број, цела људска раса користи само 10^20 џула сваке године. Резонантни талас једне неутронске звезде има више енергије од свих зрачења Сунца током 10 хиљада година.
За разлику од океанских таласа, ове плиме се састоје од океана плазме. Екстремни електрични набоји значе да плиме и осеке могу емитовати интензивне рафале електромагнетног зрачења које нам могу изгледати као рендгенски и гама-зраци.
На основу својих прорачуна, истраживачи су проценили да би свемирске опсерваторије као што су Ферми свемирски гама-телескоп и Нуцлеар Спецтросцопиц Телесцопе Арраи (НуСТАР) могле да открију неколико неутронских звезда сваке године и да ће се ови сигнали појавити и до неколико година пре коначног спајање.
Са овим упозорењем, астрономи могу да припреме своје телескопе и опсерваторије да буду спремни да ухвате тренутак самог спајања и удубе се у још вредније податке о електромагнетним и гравитационим таласима.
Можете помоћи Украјини да се бори против руских освајача. Најбољи начин да то урадите је да донирате средства Оружаним снагама Украјине путем Савелифе или преко званичне странице НБУ.
Претплатите се на наше странице у Twitter то Facebook.
Прочитајте такође: