En ny simulering av nøytronstjerner antyder at de kanskje ikke er så jevn som forutsagt. Denne svingningen kan generere gravitasjonsbølger som forplantes inn i kosmos, og kan oppdages her på jorden ...
Neutronstjerner er restene av massive stjerner etter at de har eksplodert som supernovaer. Den tette kjernen forblir bak, spinner raskt og består av bare nøytroner. De har enorme gravitasjonsfelt og antas å ha like mye masse som vår sol, men måler bare 20 kilometer over. Når de sparer vinkelmomentet til sin enorme solforgjenger, ettersom de er så små, forventes de å snurre hundrevis av ganger i sekundet.
Men hvordan kan disse rare objektene oppdages? For det første kan de bli sett på som sterkt utstrålende pulsarer (eller, muligens, "magnetar"), som blinker en strålestråle forbi jorden mens de snurrer som et fyrtårn, bjelker med høyenergifotoner som sendes ut fra nøytronstjernens poler. Men hva med effekten de har på rom-tid? Kan disse massive kroppene skape gravitasjonsbølger? (Merk: En gravitasjonsbølge er en helt annen skapning fra en atmosfærisk "tyngdekraftsbølge".)
For å forestille scenen: Se for deg å snurre en perfekt sfærisk ball i et svømmebasseng. Hvis ballen er perfekt stasjonær (ikke bobber opp og ned og ikke driver), og bare snurrer på sin akse, vil det ikke sees noen krusninger i bassenget. Derfor vil ethvert instrument som måler krusninger i bassenget ikke oppdage tilstedeværelsen av den spinnende ballen. Spinn nå et objekt som ikke er sfærisk (som en rugbyball eller amerikansk fotball) i bassenget. Når dette objektet snurrer, vil uregelmessighetene på overflaten (dvs. de spisse endene) gi en bølge på hver revolusjon av det uregelmessige objektet. Rippelinstrumentet vil oppdage tilstedeværelsen av ballen i bassenget.
Dette er problemet forskere står overfor som prøver å oppdage gravitasjonsbølger fra nøytronstjerner. Hvis de er glatte gjenstander (kanskje sfæriske, eller lett flatet på grunn av spinnet), kan de ikke produsere krusninger i romtid og kan derfor ikke oppdages. Hvis de derimot er uregelmessig formede spinnlegemer, med inhomogeniteter (klumper eller "fjell") på overflaten, kan gravitasjonsbølger genereres. Klumpen vil feie ut en svingning i romtid ved hver rotasjon. Dette er greit, men er nøytronstjerner klumpete?
Utsiktene er ikke veldig gode. De rom-tid “rippel” detektorene som er satt opp for å observere gravitasjonsbølger har hittil ikke oppdaget noe tegn på disse raskt spinnende nøytronstjernene. Dette kan enten bety at teknologien vi bruker ikke er følsom nok til å oppdage gravitasjonsbølger eller at nøytronstjerner er naturlig glatte og ikke kan produsere gravitasjonsbølger i utgangspunktet.
Matthias Vigelius og Andrew Melatos, forskere fra University of Melbourne i Australia, tror de har nytt håp om at noen typer nøytronstjerner kan oppdages fordi de er naturlig klumpete. Ved å bruke en ny datamaskinmodelleringsteknikk, tror paret at selv en liten variasjon i nøytronstjernens overflate vil produsere påviselige gravitasjonsbølger. Men hvordan dannes disse klumpene? Ofte utvikler stjerner seg som en del av et binært system (dvs. to stjerner som kretser rundt et felles tyngdepunkt), hvis man dør som en supernova, og etterlater en nøytronstjerne bak, vil det intense gravitasjonsfeltet stripe sin ledsagerstjerne av gassene sine. Når gassen tres inn i nøytronstjernen, vil det intense magnetfeltet gi strukturell støtte til den innkommende gassen, og skape en elektron-protonblanding av overopphetet plasma som sitter på toppen av nøytronstjernes overflate. Klumpene som dannes ved nøytronstjernens magnetiske poler vil være en lang levende funksjon, som sveiper rundt stjernen hver gang den roterer. Vigelius og Melatos tror at detektorer som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) kan være i stand til å oppdage denne karakteristiske signaturen til en uregelmessig formet nøytronstjerne…. i tide.
Foreløpig er ikke disse "klumpete" nøytronstjernene blitt oppdaget, men gjennom fortsatt observasjon (eksponeringstid) er det håp om at jordbaserte observasjonsorganer for gravitasjonsbølger til slutt kan motta signalet.
Kilde: RAS, New Scientist
