Gravitációs hullámokat kelthet egy neutroncsillag, ha „hegyek” állnak ki belőle

6602

Egy neutroncsillag olyan, mintha két naptömegnyi anyagot sűrítenénk egy csupán 12 kilométeres labdába. Felszínén a gravitáció olyan nagy, hogy az atomokat és a molekulákat magokká préseli, az elektronokat pedig protonokba nyomja, neutronokká alakítva őket. Mivel ekkora erők munkálkodnak rajta, azt gondolhatnánk, hogy tökéletesen sima a felszíne. Ez azonban tévedés: a neutroncsillagokon még hegyeket is találunk (érdemes aláhúzni, hogy azért ezek igen pici eltérések a felszínen, a valódi méretük nagyságrendje a milliméter közelébe eshet – szerk. megj.).

Művészi ábrázolás egy erős mágneses terű neutroncsillagról. (NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger)

A pulzároknak köszönhetően tudjuk, hogy a neutroncsillagok „geológiailag” aktívak. Egy neutroncsillag erős mágneses tere rádiósugárzást generál, és a belőle kilépő sugárnyalábok az égitest forgásakor átsöpörnek az égbolton. Amikor a sugárnyaláb éppen a Föld irányába mutat, rádióimpulzust érzékelünk. A neutroncsillag forgása miatt rendkívül szabályos időközönként észleljük az impulzusokat, amelyek idővel fokozatosan lelassulnak, ahogy a neutroncsillag veszít a forgási energiájából. Időnként azonban egy pulzár „meghibásodik”, és kissé felgyorsul a forgása. Ezt az égitest kérgének elmozdulása okozza, ami csillagrengést idéz elő.

Ahogy a Föld és más, geológiailag aktív égitestek felszínét hegyek és völgyek tarkítják, úgy a neutroncsillagokét is. A hegyek elhelyezkedése és mérete azonban a neutroncsillag belső szerkezetétől függ, amit nem teljesen ismerünk. Erről szól egy nemrég közzétett tanulmány.

A tanulmány szerzői szerint ha egy neutroncsillag heggyel vagy más, az alakját aszimmetrikussá tevő deformitással rendelkezik, akkor az égitest forgása gravitációs hullámokat generálhat. Ezeket a gravitációs hullámokat még nem tudjuk érzékelni, de a jövőbeni obszervatóriumok már talán igen. A kutatók szerint ezeknek a gravitációs hullámoknak a mintázatát az égitest hegyeinek elhelyezkedése és mérete határozza meg. Hogy pontosabb képet kapjanak, a kutatók az olyan ismert világokat vizsgálták, mint a Merkúr vagy a Szaturnusz holdja, az Enceladus. Tanulmányukat az arXiv preprint portálon tették közzé.

A Merkúr (balra) és az Enceladus (jobbra) belseje. (Bal: Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation; Jobb: NASA/JPL-Caltech)

A Merkúrnak például nagy fémmagja és vékony kérge van, emellett lebenyszerű hegekkel rendelkezik. Ezeket valószínűleg a bolygó belsejének lehűlése miatti nyomófeszültség hozta létre. Az Enceladuson viszont vékony, jeges kéreg található, amely egy óceánrétegen fekszik, a hegyei pedig tigriscsíkos mintába rendeződnek. Más jeges holdak, mint például az Europa, hosszúkás alakzatokkal bírnak. E világok mindegyikének vannak hegyei, amelyeket a kéreg és az égitest belseje közötti kölcsönhatások hoztak létre. A kérdés tehát az, hogy vajon egy neutroncsillag kérge és belseje hasonlóképpen viselkedik-e, mint ezeké.

A kutatók azt találták, hogy ha a neutroncsillag kérgén nagymértékű anizotrópia van, mint ahogy a Merkúron látható, az általa keltett gravitációs hullámok határt szabhatnak a neutroncsillag forgási sebességének. A neutroncsillagok szerkezete nagyon sokféle lehet. Egyeseken olyan felszínformák lehetnek, mint a Merkúron, míg mások inkább az Europára vagy az Enceladusra hasonlítanak. Ebből kifolyólag a neutroncsillagok által keltett gravitációs hullámok megfigyelése fontos szerepet játszhat az égitestek sokszínűségének feltárásában.

Forrás: phys.org

Hozzászólás

hozzászólás