Neutronstjerner er blevet klassificeret som ”udøde”… rigtige zombie-stjerner. De fødes, når en massiv stjerne kollapser under dens tyngdekraft, og dens ydre lag sprænges vidt og bredt og overskygger en milliard solskin i en supernova-begivenhed. Hvad der er tilbage er et stjernekropp ... en kerne med ufattelig tæthed ... hvor en teskefuld ville veje omkring en milliard ton på Jorden. Hvordan skulle vi studere en sådan nysgerrighed? NASA har foreslået en mission kaldet Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), der ville opdage zombien og give os mulighed for at se ind i det mørke hjerte af en neutronstjerne.
Kernen i en neutronstjerne er temmelig utrolig. På trods af det faktum, at det har sprængt det meste af det udvendige ud og stoppet nuklear fusion, stråler det stadig varme fra eksplosionen og udstråler et magnetfelt, der tipler vægten. Denne intense form for stråling forårsaget af kernekollaps måler sig over en billion gange stærkere end Jordens magnetfelt. Hvis du ikke synes det imponerende, så tænk på størrelsen. Oprindeligt kunne stjernen have været en billion miles eller mere i diameter, men nu er den komprimeret til størrelsen af en gennemsnitlig by. Det gør en neutronstjerne til en lille dynamo - i stand til at kondensere stof i sig selv mere end 1,4 gange solens indhold, eller mindst 460.000 jordarter.
”En neutronstjerne er lige ved tærsklen for materien, da den kan eksistere - hvis den bliver tættere, bliver den til et sort hul,” siger Dr. Zaven Arzoumanian fra NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. ”Vi har ingen måde at skabe neutronstjerneinteriører på Jorden, så hvad der sker med materie under så utroligt pres er et mysterium - der er mange teorier om, hvordan det opfører sig. Det tætteste vi kommer på at simulere disse forhold er i partikelacceleratorer, der smadrer atomer sammen med næsten lysets hastighed. Imidlertid er disse kollisioner ikke en nøjagtig erstatning - de varer kun et split sekund, og de genererer temperaturer, der er meget højere end hvad der er inden for neutronstjerner. ”
Hvis den godkendes, vil NICER-missionen blive lanceret i sommeren 2016 og fastgjort robotisk til den internationale rumstation. I september 2011 valgte NASA NICER til undersøgelse som en potentiel Explorer Mission of Opportunity. Missionen modtager $ 250.000 til at gennemføre en 11-måneders implementeringskonceptundersøgelse. Fem forslag til Mission of Opportunity blev valgt blandt 20 indlæg. Efter de detaljerede undersøgelser planlægger NASA at vælge et eller flere af de fem Mission of Opportunity-forslag til udvikling i februar 2013 til udvikling.
Hvad vil NICER gøre? Først vil en række 56 teleskoper samle røntgenoplysninger fra en neutron med magnetiske poler og hotspots. Det er fra disse områder, at vores zombie-stjerner frigiver røntgenstråler, og når de roterer skaber en lyspuls - derved udtrykket "pulsar". Når neutronstjernen krymper, snurrer den hurtigere, og den resulterende intense tyngdekraft kan trække materiale ind fra en tæt kredsende stjerne. Nogle af disse pulsarer roterer så hurtigt, at de kan nå hastigheder på flere hundrede rotationer i sekundet! Hvad forskere klør for at forstå, er, hvordan materien opfører sig inde i en neutronstjerne og “fastgør den korrekte statslige ligning (EOS), der mest nøjagtigt beskriver, hvordan stof reagerer på stigende pres. I øjeblikket er der mange foreslåede EOS'er, der hver foreslår, at stof kan komprimeres med forskellige mængder inde i neutronstjerner. Antag, at du havde to kugler i samme størrelse, men den ene var lavet af skum, og den anden var lavet af træ. Du kan skubbe skumkuglen ned til en mindre størrelse end den træ. På samme måde vil en EOS, der siger, at materie er meget komprimerbar, forudsige en mindre neutronstjerne for en given masse end en EOS, der siger, at materien er mindre komprimerbar. ”
Nu skal alt det NICER gøre, hjælpe os med at måle en pulsars masse. Når det er bestemt, kan vi få en korrekt EOS og låse mysteriet om, hvordan materien opfører sig under intens tyngdekraft. ”Problemet er, at neutronstjerner er små og alt for langt væk til at lade deres størrelser måles direkte,” siger NICER-hovedundersøger Dr. Keith Gendreau fra NASA Goddard. ”NICER vil imidlertid være den første mission, der har tilstrækkelig følsomhed og tidsopløsning til indirekte at finde ud af en neutronstjernes størrelse. Nøglen er at præcist måle, hvor meget lysstyrken af røntgenstrålingen ændrer sig, når neutronstjernen roterer. ”
Så hvad gør vores zombie-stjerne ellers, der er imponerende? På grund af deres ekstreme tyngdekraft i så lille volumen fordrejer de rum / tid i overensstemmelse med Einsteins teori om generel relativitet. Det er dette rum ”varp”, der tillader astronomer at afsløre tilstedeværelsen af en ledsagerstjerne. Det producerer også effekter som et orbitalt skift, der kaldes præcession, hvilket tillader, at parret går i bane rundt om hinanden og forårsager gravitationsbølger og producerer målbar orbital energi. Et af målene med NICER er at opdage disse effekter. Selve varpen giver teamet mulighed for at bestemme neutronstjernens størrelse. Hvordan? Forestil dig at skubbe din finger ind i et elastisk materiale - forestil dig så at skubbe hele hånden imod den. Jo mindre neutronstjerne, jo mere vil den fordreje plads og lys.
Her bliver lyskurver meget vigtige. Når en neutronstjerne hotspots er på linje med vores observationer, øges lysstyrken, når man roterer i synet og dæmpes, når den roterer væk. Dette resulterer i en lyskurve med store bølger. Men når pladsen er forvrænget, har vi lov til at se omkring kurven og se det andet hotspot - hvilket resulterer i en lyskurve med glattere, mindre bølger. Holdet har modeller, der producerer ”unikke lyskurver til de forskellige størrelser, der er forudsagt af forskellige EOS'er. Ved at vælge den lyskurve, der bedst matcher den observerede, vil de få den rigtige EOS og løse sagens gåte på glemskanten. ”
Og ånd liv i zombiestjerner ...
Original historiekilde: NASA Mission News.
