En ny simulering af neutronstjerner antyder, at de muligvis ikke er så glatte som forudsagt. Denne udsving kan generere tyngdekraftsbølger, der forplantes ind i kosmos, og kunne detekteres her på Jorden ...
Neutronstjerner er resterne af massive stjerner, efter at de har eksploderet som supernovaer. Den tætte kerne forbliver bagved og drejer hurtigt og består kun af neutroner. De har enorme tyngdefelter og menes at have så meget masse som vores sol, men måler kun 20 kilometer på tværs. Når de bevarer vinkelmomentet fra deres massive solgænger, da de er så små, forventes de at snurre hundreder af gange i sekundet.
Men hvordan kan disse underlige objekter opdages? For det første kan de ses som stærkt udstrålende pulsarer (eller muligvis "magnetar"), der blinker en strålestråle forbi Jorden, mens de snurrer som et fyrtårn, stråler af højenergifotoner udsendt fra neutronstjernens poler. Men hvad med den effekt de har på rumtiden? Kan disse massive kroppe skabe tyngdekraftsbølger? (Bemærk: En gravitationsbølge er en helt anden væsen end en atmosfærisk "tyngdekraftsbølge".)
Sådan får du billede af scenen: Forestil dig at dreje en perfekt sfærisk bold i en swimmingpool. Hvis kuglen er perfekt stationær (ikke bobberer op og ned og ikke driver), og kun roterer på sin akse, ses ingen krusninger i poolen. Derfor registrerer ethvert instrument, der måler krusninger i poolen, ikke tilstedeværelsen af den roterende kugle. Drej nu et objekt, der ikke er sfærisk (som en rugbybold eller en amerikansk fodbold) i poolen. Når dette objekt roterer, vil uregelmæssighederne på overfladen (dvs. de spidse ender) frembringe en bølge på hver omdrejning af det uregelmæssige objekt. Rippelinstrumentet registrerer tilstedeværelsen af bolden i puljen.
Dette er det problem, som forskere står overfor, der prøver at registrere gravitationsbølger fra neutronstjerner. Hvis det er glatte genstande (måske sfærisk eller let fladt på grund af centrifugeringen), kan de ikke frembringe krusninger i rummet og kan derfor ikke detekteres. Hvis de på den anden side er uregelmæssigt formede spindelegemer med inhomogeniteter (klumper eller "bjerge") på overfladen, kan der genereres tyngdekraftsbølger. Klumpen vil feje en udsving i rumtid ved hver rotation. Dette er fint, men er neutronstjerner klumpede?
Nå, udsigterne er ikke meget gode. Rumtids “krusning” detektorerne, der er beregnet til at observere tyngdekraftsbølger, har indtil videre ikke registreret noget tegn på disse hurtigt spinnende neutronstjerner. Dette kan enten betyde, at den teknologi, vi bruger, ikke er følsom nok til at detektere gravitationsbølger, eller at neutronstjerner er naturligt glatte og ikke kan producere gravitationsbølger i første omgang.
Matthias Vigelius og Andrew Melatos, forskere fra University of Melbourne i Australien, tror, de har nyt håb om, at nogle typer neutronstjerner muligvis kan opdages, da de naturligt er klumpede. Ved hjælp af en ny computermodelleringsteknik mener parret, at selv en lille variation i neutronstjerneoverfladen vil producere detekterbare gravitationsbølger. Men hvordan dannes disse klumper? Ofte udvikler stjerner sig som en del af et binært system (dvs. to stjerner, der kredser om et fælles tyngdepunkt), hvis man dør som en supernova og efterlader en neutronstjerne bag, vil det intense tyngdefelt stribe sin ledsager af dens gasser. Når gassen tragtes ind i neutronstjernen, vil det intense magnetfelt give strukturel støtte til den indkommende gas, hvilket skaber en elektron-proton-blanding af overophedet plasma, der sidder på toppen af neutronstjernes overflade. Klumperne, der dannes ved neutronstjernens magnetiske poler, vil være en lang levende funktion, der fejer rundt om stjernen hver gang den roterer. Vigelius og Melatos mener, at detektorer som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) muligvis kan registrere denne karakteristiske signatur af en uregelmæssigt formet neutronstjerne…. i tide.
Endnu er disse "klumpede" neutronstjerner ikke blevet detekteret, men gennem fortsat observation (eksponeringstid) håbes det, at jordbaserede gravitationsbølgeobservatorier til sidst kan modtage signalet.
Kilde: RAS, New Scientist
