מדענים השיגו את המדידה הטובה ביותר שלהם עד כה לגודל ותוכנו של כוכב נויטרונים, אובייקט צפוף במיוחד המכיל את החומר המוזר והנדיר ביותר ביקום.
מדידה זו עשויה להוביל להבנה טובה יותר של אבני הבניין של הטבע - פרוטונים, נויטרונים וקווארקים המרכיבים אותם - כאשר הם נדחסים בתוך כוכב הנויטרונים לטריליוני צפיפות של פעמים גדולים יותר מכדור הארץ.
ד"ר טוד סטרוהמאייר ממרכז טיסת החלל "גודארד" של נאס"א בגרינבלט, ד"ר, ועמיתו, אדם וילריאל, סטודנט לתארים מתקדמים באוניברסיטת אריזונה, מציגים תוצאות אלה היום במהלך מסיבת עיתונאים מקוונת בניו אורלינס בפגישה של החטיבה לאסטרופיזיקה אנרגטית גבוהה בחברה האסטרונומית האמריקאית.
הם אמרו כי הערכתם הטובה ביותר לרדיוס של כוכב נויטרונים היא 7 מייל (11.5 ק"מ), פלוס מינוס טיול סביב הרובע הצרפתי. נראה כי המסה היא פי 1.75 מזו של השמש, מסיבית יותר מכפי שחזות תיאוריות. הם ביצעו את המדידות שלהם באמצעות סייר העיתוי הרוסי של ראסי של נאס"א ונתנו ארכיון של נתונים על הרנטגן
הקשר הרדיוס ההמוני-מבוקש הממושך מגדיר את הצפיפות הפנימית של כוכב הנויטרון ואת יחס הלחץ, מה שמכונה משוואת המדינה. וזה, בתורו, קובע איזה סוג חומר יכול להתקיים בתוך כוכב נויטרונים. התכנים מציעים מבחן מכריע לתיאוריות המתארות את הטבע הבסיסי של חומר ואנרגיה ואת חוזק האינטראקציות הגרעיניות.
"אנחנו באמת רוצים לשים את הדברים על החומר במרכז כוכב נויטרונים," אמר Strohmayer. "אבל מכיוון שאנחנו לא יכולים לעשות זאת, זה הדבר הבא הבא. כוכב נויטרונים הוא מעבדה קוסמית ומספק את ההזדמנות היחידה לראות את השפעות החומר הדחוס במידה כזו. "
כוכב נויטרונים הוא שרידי הליבה של כוכב שפעם היה גדול יותר מהשמש. הפנים מכיל חומר תחת כוחות שהיו אולי ברגע המפץ הגדול אך לא ניתן לשכפל אותם על פני כדור הארץ. כוכב הנויטרונים בהודעת היום הוא חלק ממערכת כוכבים בינארית בשם EXO 0748-676, שנמצאת בקונסטלציה Volans, או דגים מעופפים, במרחק של כ- 30,000 שנות אור משם, הנראית בשמי הדרום עם טלסקופ גדול בחצר האחורית.
במערכת זו, גז מכוכב לוויה "רגיל" צולל על כוכב הנויטרונים, נמשך על ידי כוח הכבידה. זה מעורר פיצוצים תרמו-גרעיניים על פני כוכב הנויטרונים המאירים את האזור. התפרצויות כאלה חושפות לרוב את קצב הסיבוב של כוכב הנויטרונים דרך הבהוב באור הרנטגן שנפלט, המכונה תנודת פרץ. (עיין בפריטים 1 - 6 לקבלת מושג אמן של תהליך זה. ניתן למצוא סרט וכיתוב מפורט בעמודה הכחולה בצד ימין.)
המדענים גילו תדר תנודת פרץ של 45 הרץ, התואם לקצב הסיבוב של כוכב הנויטרונים 45 פעמים בשנייה. זהו קצב נינוח לכוכבי נויטרונים, שלרוב נראים מסתובבים יותר מ- 300 פעמים בשנייה.
לאחר מכן השתמשו המדענים בתצפיות של EXO 0748-676 עם לוויין XMM-Newton של סוכנות החלל האירופית משנת 2002, בהובלתו של ד"ר ז'אן קוטאם מהנאס"א גודארד. צוותו של קאטאם זיהה קווים ספקטרליים שנפלטו על ידי גז חם, בדומה למראה של קווי קרדיוגרמה. לקווים אלה היו שני מאפיינים. ראשית, הם היו דופלר שהועברו. המשמעות היא שהאנרגיה שהתגלתה הייתה ממוצע של האור המסתובב סביב כוכב הנויטרונים, התרחק מאיתנו ואז לעברנו. שנית, הקווים הוסטו בכוח אדמתי. המשמעות היא שכוח המשיכה משך את האור כשניסה לברוח מהאזור, וגנב מעט מהאנרגיה שלו.
סטרוחאייר וויאריאל קבעו כי תדר 45 הרץ ורוחב הקווים שנצפו ממעבר דופלר תואמים לרדיוס כוכב נויטרונים בין 9.5 ל -15 ק"מ, כאשר הערכה הטובה ביותר היא 11.5 ק"מ. הקשר בין תדירות פרץ, הסטת דופלר ורדיוס הוא שמהירות הגז המסתחררת על פני הכוכב תלויה ברדיוס הכוכב ובקצב הסיבוב שלו. בעיקרו של דבר, סיבוב מהיר יותר מתאים לקו ספקטרלי רחב יותר (טכניקה הדומה לאופן בו פועל מדינה יכול לאתר מכוניות מהירות).
מדידת ההפעלה האדומה של צוות Cottam הציעה את המדד הראשון ליחס המוני-רדיוס, גם אם ללא ידיעה על מסה ורדיוס. הסיבה לכך היא שמידת ההיסטה האדומה (כוח הכובד) תלויה במסה וברדיוס של כוכב הנויטרונים. כמה מדענים הטילו ספק במדידה זו, שכן קווי הספקטרום שהתגלו נראו צרים מדי. התוצאות החדשות מחזקות את הפרשנות בהיסטוריה אדומה של הכבידה לקווי הספקטרום של צוות קאטם (וכך יחס יחס הרדיוס), מכיוון שכוכב מסתובב איטי יותר יכול לייצר קווים כה צרים יחסית.
לכן, בטוחים יותר ויותר ביחס הרדיוס ההמוני וכעת הם יודעים את הרדיוס, המדענים יכלו לחשב את המסה של כוכב הנויטרונים. הערך היה בין 1.5 ל- 2.3 מסות שמש, כאשר האומדן הטוב ביותר היה 1.75 מסות שמש.
התוצאה תומכת בתיאוריה כי החומר בכוכב הנויטרונים ב- EXO 0748-676 ארוז כל כך חזק עד שכמעט כל הפרוטונים והאלקטרונים נדחסים לנויטרונים, המסתחררים כנוזל נוזלי, נוזל שזורם ללא חיכוך. עם זאת העניין לא ארוז כל כך חזק עד שהקווארקים משוחררים, מה שמכונה כוכב קווארק.
"התוצאות שלנו ממש מתחילות לחוץ על המשוואה של כוכב הנויטרונים של המדינה," אמרה ויליאריאל. "זה נראה כאילו משוואות מדינה החזות כמעט כוכבים גדולים מאוד או קטנים מאוד כמעט ונכללים. אולי יותר מרגש הוא שיש לנו כעת טכניקה תצפיתית שאמורה לאפשר לנו למדוד את יחסי המיסה-רדיוס בכוכבי נויטרונים אחרים. "
למשימה מוצעת של נאס"א בשם מצפה הרנטגן קונסטליישן תהיה היכולת לבצע מדידות כאלה, אך בדיוק רב יותר, למספר מערכות כוכבי נויטרונים.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
