Nøytronstjerner er blitt klassifisert som ”vandøde”… ekte zombiestjerner. De blir født når en massiv stjerne kollapser under dens tyngdekraft og dens ytre lag blåses vidt og bredt, og skinner ut over en milliard soler, i en supernova-hendelse. Det som er igjen er et stjernekropp ... en kjerne med ufattelig tetthet ... der en teskje ville veie omtrent en milliard tonn på jorden. Hvordan vil vi studere en slik nysgjerrighet? NASA har foreslått et oppdrag kalt Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) som skulle oppdage zombien og la oss se inn i det mørke hjertet til en nøytronstjerne.
Kjernen i en nøytronstjerne er ganske utrolig. Til tross for at den har blåst bort det meste av det ytre og stoppet kjernefusjon, utstråler den fortsatt varme fra eksplosjonen og utstråler et magnetfelt som tipper skalaen. Denne intense formen for stråling forårsaket av kjernekollaps måler over en billion ganger sterkere enn jordas magnetfelt. Hvis du ikke synes det imponerende, så tenk på størrelsen. Opprinnelig kunne stjernen vært en billion mil eller mer i diameter, men nå er den komprimert til størrelsen på en gjennomsnittlig by. Det gjør en nøytronstjerne til en bitteliten dynamo - i stand til å kondensere materien i seg selv mer enn 1,4 ganger solens innhold, eller minst 460 000 jordarter.
"En nøytronstjerne er rett ved terskelen til materien, da den kan eksistere - hvis den blir tettere, blir den et svart hull," sier Dr. Zaven Arzoumanian ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. ”Vi har ingen måte å skape nøytronstjernens interiør på jorden, så det som skjer med saken under så utrolig press er et mysterium - det er mange teorier om hvordan det oppfører seg. Det nærmeste vi kommer til å simulere disse forholdene er i partikkelakseleratorer som knuser atomer sammen med nesten lysets hastighet. Imidlertid er disse kollisjonene ikke en eksakt erstatning - de varer bare et delt sekund, og de genererer temperaturer som er mye høyere enn hva som er i nøytronstjerner. "
Hvis den blir godkjent, blir NICER-oppdraget lansert sommeren 2016 og knyttet robotisk til den internasjonale romstasjonen. I september 2011 valgte NASA NICER til studie som et potensielt Oppdagelsesmisjon. Oppdraget vil motta $ 250 000 for å gjennomføre en 11-måneders implementeringskonseptstudie. Fem forslag til Mission of Opportunity ble valgt ut fra 20 innleveringer. Etter de detaljerte studiene planlegger NASA å velge ut eller utvikle et eller flere av de fem Mission of Opportunity-forslagene i februar 2013.
Hva vil NICER gjøre? For det første vil en rekke 56 teleskoper samle røntgeninformasjon fra en nøytron stjerner magnetiske poler og hotspots. Det er fra disse områdene zombie-stjernene våre frigjør røntgenstråler, og når de roterer skaper en lyspuls - og dermed begrepet “pulsar”. Når nøytronstjernen krymper, snurrer den raskere og den resulterende intense tyngdekraften kan trekke inn materiale fra en tett kretsende stjerne. Noen av disse pulserene snurrer så raskt at de kan nå hastigheter på flere hundre rotasjoner per sekund! Det forskerne klør for å forstå er hvordan materien oppfører seg inne i en nøytronstjerne og “pinner ned riktig Equation Of State (EOS) som mest nøyaktig beskriver hvordan materien reagerer på økende trykk. For tiden er det mange foreslåtte EOS-er, som hver foreslår at materie kan komprimeres med forskjellige mengder inne i nøytronstjerner. Anta at du hadde to baller i samme størrelse, men den ene var laget av skum og den andre var laget av tre. Du kan presse skumkulen ned til en mindre størrelse enn den tre. På samme måte vil en EOS som sier materie er meget komprimerbar forutsi en mindre nøytronstjerne for en gitt masse enn en EOS som sier at materie er mindre komprimerbar. "
Nå trenger alt NICER å gjøre å hjelpe oss med å måle en pulsars masse. Når det er bestemt, kan vi få en riktig EOS og låse opp mysteriet om hvordan materien oppfører seg under intens tyngdekraft. "Problemet er at nøytronstjernene er små og altfor langt unna for å kunne måle størrelsene deres direkte," sier NICERs hovedetterforsker Dr. Keith Gendreau fra NASA Goddard. ”Imidlertid vil NICER være det første oppdraget som har nok følsomhet og tidsoppløsning til å finne ut av nøytronstjernes størrelse indirekte. Nøkkelen er å måle nøyaktig hvor mye lysstyrken på røntgenbildene endres når nøytronstjernen roterer. ”
Så hva annet gjør zombie-stjernen vår som er imponerende? På grunn av deres ekstreme tyngdekraft i så lite volum, forvrenger de rom / tid i samsvar med Einsteins teori om generell relativitet. Det er dette romets "varp" som lar astronomer avsløre tilstedeværelsen av en følgesvennstjerne. Det gir også effekter som et orbitalt skifte kalt presesjon, slik at paret kan gå i bane rundt hverandre og forårsake gravitasjonsbølger og produsere målbar orbitalenergi. Et av målene til NICER er å oppdage disse effektene. Selve varpingen vil gjøre det mulig for teamet å bestemme nøytronstjernens størrelse. Hvordan? Se for deg å skyve fingeren inn i et tøyelig materiale - så forestill deg å skyve hele hånden mot den. Jo mindre nøytronstjerne, jo mer vil den fordreie plass og lys.
Her blir lyskurver veldig viktige. Når en nøytronstjernes hotspots er på linje med observasjonene våre, øker lysstyrken når man roterer i synet og dimmes når den roterer bort. Dette resulterer i en lyskurve med store bølger. Men når plassen er forvrengt, har vi lov til å se rundt kurven og se den andre hotspot - noe som resulterer i en lyskurve med jevnere, mindre bølger. Teamet har modeller som produserer “unike lyskurver for de forskjellige størrelsene som er forutsagt av forskjellige EOS-er. Ved å velge den lyskurven som passer best til den observerte, vil de få riktig EOS og løse stoffets gåte på glemselens kant. ”
Og pust liv i zombiestjerner ...
Original historiekilde: NASA Mission News.
