Нейтронные звезды классифицируются как «нежить»… настоящие звезды зомби. Они рождаются, когда под действием силы тяжести коллапсирует массивная звезда, а ее внешние слои взрываются повсюду, перекрывая миллиард солнц, в случае сверхновой. Остается звездный труп ... ядро невероятной плотности ... где одна чайная ложка будет весить около миллиарда тонн на Земле. Как бы мы изучали такое любопытство? НАСА предложило миссию под названием «Исследователь внутреннего состава нейтронной звезды» (NICER), которая обнаружит зомби и позволит нам увидеть темное сердце нейтронной звезды.
Ядро нейтронной звезды довольно невероятно. Несмотря на то, что он сдул большую часть своей наружности и остановил ядерный синтез, он все же излучает тепло от взрыва и излучает магнитное поле, которое опрокидывает весы. Эта интенсивная форма излучения, вызванная коллапсом ядра, измеряется в триллионе раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Если вы не думаете, что это впечатляет, подумайте о размере. Первоначально звезда могла иметь диаметр триллиона миль или более, но теперь она сжата до размеров среднего города. Это делает нейтронную звезду крошечным динамо, способным конденсировать вещество в себя более чем в 1,4 раза больше Солнца, или, по крайней мере, 460000 Земли.
«Нейтронная звезда находится прямо на пороге материи, поскольку она может существовать - если она становится плотнее, она становится черной дырой», - говорит доктор Завен Арзуманян из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «У нас нет возможности создавать интерьеры нейтронных звезд на Земле, поэтому то, что происходит с материей под таким невероятным давлением, остается загадкой - существует множество теорий о том, как она ведет себя. Мы ближе всего подходим к моделированию этих условий в ускорителях частиц, которые разбивают атомы почти со скоростью света. Однако эти столкновения не являются точной заменой - они длятся всего доли секунды, и они генерируют температуры, которые намного выше, чем внутри нейтронных звезд ».
В случае одобрения миссия NICER будет запущена к лету 2016 года и будет автоматически присоединена к Международной космической станции. В сентябре 2011 года НАСА выбрало NICER для обучения в качестве потенциальной Исследовательской Миссии Возможностей. Миссия получит 250 000 долларов для проведения 11-месячного исследования концепции реализации. Пять предложений Миссии Возможности были отобраны из 20 представленных материалов. После подробных исследований НАСА планирует отобрать для разработки одно или несколько из пяти предложений Миссии возможностей в феврале 2013 года.
Что будет делать NICER? Прежде всего, массив из 56 телескопов будет собирать рентгеновскую информацию от магнитных полюсов и горячих точек нейтронных звезд. Именно из этих областей наши зомби-звезды испускают рентгеновские лучи, и, вращаясь, создают импульс света - таким образом, термин «пульсар». Когда нейтронная звезда сжимается, она вращается быстрее, и результирующая интенсивная гравитация может вытягивать материал из близко вращающейся звезды. Некоторые из этих пульсаров вращаются так быстро, что могут достигать скоростей в несколько сотен оборотов в секунду! Ученым не терпится понять, как материя ведет себя внутри нейтронной звезды и «определяет правильное уравнение состояния (EOS), которое наиболее точно описывает, как материя реагирует на повышение давления. В настоящее время есть много предложенных EOS, каждый из которых предполагает, что вещество может быть сжато различными количествами внутри нейтронных звезд. Предположим, вы держали два шара одинакового размера, но один был сделан из пены, а другой - из дерева. Вы можете сжать пенопластовый шарик до меньшего размера, чем деревянный. Точно так же EOS, который говорит, что вещество обладает высокой сжимаемостью, предсказывает меньшую нейтронную звезду для данной массы, чем EOS, которая говорит, что вещество менее сжимаемо ».
Теперь все, что нужно NICER, это помочь нам измерить массу пульсара. Как только это определено, мы можем получить правильное EOS и раскрыть тайну того, как материя ведет себя в условиях сильной гравитации. «Проблема в том, что нейтронные звезды малы и расположены слишком далеко, чтобы их размеры можно было измерить напрямую», - говорит главный исследователь NICER д-р Кит Джендро из НАСА Годдард. «Тем не менее, NICER будет первой миссией, которая обладает достаточной чувствительностью и временным разрешением, чтобы косвенно определить размер нейтронной звезды. Ключ в том, чтобы точно измерить, насколько изменяется яркость рентгеновских лучей при вращении нейтронной звезды ».
Так что еще делает наша звезда-зомби, которая впечатляет? Из-за своей чрезвычайной гравитации в таком небольшом объеме они искажают пространство / время в соответствии с теорией общей теории относительности Эйнштейна. Именно этот космический «перекос» позволяет астрономам обнаруживать присутствие звезды-компаньона. Он также производит такие эффекты, как смещение орбиты, называемое прецессией, позволяя паре вращаться вокруг друг друга, вызывая гравитационные волны и производя измеримую энергию орбиты. Одна из целей NICER - обнаружить эти эффекты. Сам перекос позволит команде определить размер нейтронной звезды. Как? Представьте, что вы нажимаете пальцем на эластичный материал, а затем представьте, что вся ваша рука прижимается к нему. Чем меньше нейтронная звезда, тем больше она деформирует пространство и свет.
Здесь кривые блеска становятся очень важными. Когда горячие точки нейтронной звезды выровнены с нашими наблюдениями, яркость увеличивается, когда человек поворачивается в поле зрения, и тускнеет, когда он поворачивается. Это приводит к кривой блеска с большими волнами. Но когда пространство искажено, нам разрешается смотреть вокруг кривой и видеть вторую точку доступа - в результате получается кривая блеска с более плавными, более мелкими волнами. У команды есть модели, которые производят «уникальные кривые блеска для разных размеров, предсказанных различными EOS. Выбрав кривую блеска, которая лучше всего соответствует наблюдаемой, они получат правильное EOS и решат загадку материи на грани забвения ».
И вдохнуть жизнь в звёзд зомби ...
Оригинальная история Источник: Новости миссии НАСА.
