Kialakulhatnak hegyek egy neutroncsillag felszínén?

A neutroncsillagok gravitációja olyannyira erős, hogy az atomok sűrű neutronhalmazzá omlanak össze. Az objektumok belseje elég sűrű lehet ahhoz, hogy a kvarkok kiszabaduljanak az atommagok határaiból. Így nehéz elképzelni, hogy a neutroncsillagok aktív égitestek legyenek, tektonikus kéreggel és talán még hegyekkel is.

De vannak bizonyítékaink, amelyek alátámasztják ezt az elképzelést. A gravitációs hullámok révén pedig még többet megtudhatunk.

Az egyik oka annak, hogy tudjuk, hogy ezek a csillagok aktívak, a pulzárok, derül ki a Universe Today beszámolójából. A pulzárok olyan neutroncsillagok, amelyek mágneses pólusaikból erőteljes rádiófénysugarakat bocsátanak ki. Amikor ezek a pólusok a Föld felé irányulnak, szabályos impulzusok sorozatát látjuk.

Az impulzusok annyira szabályosak, hogy egyfajta kozmikus óraként használhatjuk őket, amelyekkel téridő az ősrobbanás első pillanatai által okozott fodrozódásától kezdve szinte mindent mérhetünk.

Mivel a neutroncsillagok energiát sugároznak, forgási sebességük idővel fokozatosan lelassul. Pulzárok adataiban könnyen megfigyelhetjük ezt a lassulást. Néha azonban ‘meghibásodnak’, ekkor pedig a forgási sebessége kissé megugrik. Ez csak akkor fordulhat elő, ha a neutroncsillag alakja hirtelen megváltozott.

Ahogyan a földrengések is mérhető változást idézhetnek elő a Föld forgásában, úgy a csillagrengések is megváltoztatják a csillag forgását. Tehát a neutroncsillagokon valamilyen tektonikus tevékenység zajlik, de nem tudjuk pontosan, hogy mi az.

Az egyik elképzelés szerint a neutroncsillagoknak meglehetősen vékony, de merev kérgük van, hasonlóan a kőzetbolygókéhoz. Ahogy a neutroncsillag idővel lehűl, ez a kéreg megreped és meghajlik, ami rengésekhez, hasadékokhoz, sőt talán még hegyekhez is vezet.

Hihetetlen objektumok vizsgálata hihetetlen módszerekkel

Bár ez egy ésszerű modellnek tűnik, nehéz bizonyítani, mert csak akkor észlelhetjük a rést, ha valami drámai dolog történik. Képzeljük el, hogy megpróbáljuk tanulmányozni a Föld hegyeit, amikor csak földrengések adatait tudjuk rögzíteni. De ahogy az arXiv-on megjelent tanulmányból kiderül, a neutroncsillagok hegyeit más módon is tanulmányozhatjuk. Itt jönnek a képbe a gravitációs hullámok.

A gravitációshullám-csillagászat még fiatal terület, de már sikerült adatokat gyűjteni a neutroncsillagokról. Amikor ezek összeolvadnak, gravitációs hullámok energikus kitörését hozzák létre, hasonlóan az összeolvadó fekete lyukakhoz. A csillagászok az összeolvadó neutroncsillagok gravitációs hullámmegfigyeléseit optikai adatokkal kombinálva tudták tanulmányozni a neutroncsillagok belsejét. Ez az új tanulmány egy lépéssel továbbviszi ezt az elképzelést.

Ha egy neutroncsillagnak felszíni kiemelkedése van, akkor az aszimmetrikus. Ez azt jelenti, hogy forgása során a neutroncsillag folyamatos gravitációs hullámokat bocsát ki. Ezek a hullámok nem túl intenzívek, de sok információt tartalmaznának az objektum általános alakjáról.

Ha ezeket a hullámokat idővel meg tudjuk figyelni, akkor még azt is tanulmányozhatjuk, hogy a neutroncsillag hogyan imbolyog a felszínének dinamikus mozgása miatt. Az intenzív mágneses mezővel rendelkező neutroncsillagok, az úgynevezett magnetárok esetében még azt is tanulmányozhatnánk, hogy a mágneses mezők hogyan torzíthatják el a neutroncsillag alakját, ami szerepet játszhat a gyors rádiós kitörésekben.

Persze mindehhez az kell, hogy képesek legyünk észlelni ezeket a halvány gravitációs hullámokat, és itt a csillagászok egy kicsit derűlátóbbak. Jelenleg a rendelkezésünkre álló legpontosabb gravitációs hullámadatok csak felső határt tudnak szabni a neutroncsillag-hegyek nagyságrendjének.

Még így is csak annyit tudunk mondani, hogy nem hatalmasak, amit már eddig is tudtunk. De ahogy a gravitációs obszervatóriumok következő generációja működésbe lép, ez a megfigyelés hatósugarába kerülhet. Még mindig sok a kihívás, de nem tűnik leküzdhetetlennek. Tehát az elkövetkező adatokban a gravitációs hullámok forradalmasíthatják a neutroncsillagokról alkotott elképzeléseinket, hasonlóan ahhoz, ahogyan ma a fekete lyukakról alkotott elképzeléseinket forradalmasítják.

Érdemes elolvasni:

• Kiderült: mást kellett volna csinálnia a Holdra lépés helyett Armstrongnak
• Megtalálhatták a legősibb csillagtérképet: több ezer éves lehet