דפוסי השטח עבור מצבי סיבוב שונים. לחץ להגדלה
פיצוץ אדיר על פניו של כוכב נויטרונים נתן לאסטרונומים הזדמנות להציץ בתוך פני השטח שלו, בדומה לאופן שבו הגיאולוגים מבינים את מבנה כדור הארץ שמתחת לרגלינו. הפיצוץ טלטל את כוכב הנויטרונים והציב אותו מצלצל כמו פעמון. התנודות עברו אז בשכבות בעלות צפיפות שונה - רפה או מוצקה - ושינו את קרני הרנטגן הזורמות. אסטרונומים חישבו שיש לו קרום עבה יותר בעומק של כ 1.6 ק"מ (1 מייל), התואם הערכות תיאורטיות.
צוות מדענים אמריקני-גרמני ממכון מקס פלאנק לאסטרופיזיקה ונאס"א השתמשו ב- Explorer של תזמון הרנטגן ברוסיה של נאס"א כדי להעריך את עומק הקרום בכוכב נויטרונים, האובייקט הצפוף ביותר הידוע ביקום. עומק הקרום, לדבריהם, בעומק של כ 1.6 ק"מ וארוז כל כך חזק, עד שכפית של חומר זה תשקול כ -10 מיליון טונות על כדור הארץ.
המדידה הזו, הראשונה מסוגה, באה באדיבות פיצוץ אדיר בכוכב נויטרונים בדצמבר 2004. רטט מהפיצוץ חשף פרטים על הרכב הכוכב. הטכניקה מקבילה לסיסמולוגיה, חקר גלים סיסמיים מרעידות אדמה ופיצוצים, החושפים את מבנה קרום כדור הארץ ופנימיותו.
טכניקת סייסמולוגיה חדשה זו מספקת דרך לחקור את פנים כוכב הנויטרונים, מקום של מסתורין וספקולציות גדולות. הלחץ והצפיפות כה כה עזים עד שהגרעין עשוי להכיל חלקיקים אקזוטיים שנחשבו שקיימים רק ברגע המפץ הגדול.
ד"ר אנה ווטס, ממכון מקס פלאנק לאסטרופיזיקה בגארצ'ינג, ביצעה מחקר זה בשיתוף פעולה עם ד"ר טוד סטרוהאייר ממרכז טיסת החלל "גודארד" של נאס"א בגרינבלט, מרילנד.
"אנחנו חושבים שהפיצוץ הזה, הגדול מסוגו שנצפה אי פעם, באמת טלטל את הכוכב וממש התחיל אותו לצלצל כמו פעמון," אמר סטרוחמאייר. "התנודות שנוצרות בפיצוץ, אף כי קלושות, מספקות רמזים מאוד ספציפיים לגבי מה עשויים החפצים הביזאריים האלה. ממש כמו פעמון, הטבעת של כוכב נויטרונים תלויה באופן שבו גלים עוברים בשכבות בעלות צפיפות שונה, בין רפושיות או מוצקות. "
כוכב נויטרונים הוא שרידי הליבה של כוכב שפעם מסיבי פי כמה מהשמש. כוכב נויטרונים מכיל כ -1.4 מסות שמש של חומר הדחוסים לתחום רק כ- 20 ק"מ לרוחב. שני המדענים בדקו כוכב נויטרונים בשם SGR 1806-20, שנמצא כ- 40,000 שנות אור מכדור הארץ במזל הכוכבים קשת. האובייקט נמצא בתת-קבוצה של כוכבי נויטרונים מגנטיים במיוחד הנקראים מגנטרים.
ב- 27 בדצמבר 2004, פני השטח של SGR 1806-20 חוו פיצוץ חסר תקדים, האירוע הבהיר ביותר שאי פעם ראה מעבר למערכת השמש שלנו. הפיצוץ, שנקרא היפר-התלקחות, נגרם כתוצאה משינוי פתאומי בשדה המגנטי החזק של הכוכב שפיצח את הקרום, ככל הנראה שהביא לרעידת כוכבים מאסיבית. האירוע התגלה על ידי מצפי חלל רבים, כולל סייר רוסי שצפה בתאורת הרנטגן שנפלטה.
סטרוהמאייר ווטס חושבים שהתנודות הן עדות לרטטות פיתול עולמיות בתוך קרום הכוכב. תנודות אלה מקבילות לגלים S שנצפו במהלך רעידות אדמה יבשתיות, כמו גל הנע בחבל. המחקר שלהם, שבנוי על תצפיות על תנודות ממקור זה על ידי ד"ר ג'יאן לוקה ישראל מהמכון הלאומי לאסטרופיסיקה באיטליה, מצא כמה תדרים חדשים במהלך ההיפר-פלייר.
וואטס וסטרוהאייר אישרו לאחר מכן את מדידותיהם באמצעות ה- Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager, מצפה כוכבים סולרי שרשם גם את ההיפר-פלייר, ומצאו את העדויות הראשונות לתנודה בתדירות גבוהה במהירות 625 הרץ, מה שמעיד על גלים שחוצים את הקרום אנכית.
שפע התדרים - בדומה לאקורד, לעומת תו בודד - אפשרו למדענים להעריך את עומק קרום כוכב הנויטרונים. זה מבוסס על השוואה בין תדרים מגלים הנעים סביב קרום הכוכב ומאלה שנוסעים באופן רדיאלי דרכו. קוטרו של כוכב נויטרונים אינו ודאי, אך בהתבסס על הערכה של כ- 20 ק"מ לרוחב, הקרום יהיה בעומק של כ- 1.6 ק"מ. נתון זה, המבוסס על התדרים שנצפו, תואם הערכות תיאורטיות.
הסיסמולוגיה של רעידת הכוכבים מבטיחה הבטחה רבה לקביעת תכונות כוכבי נויטרונים רבים. Strohmayer ו- Watts ניתחו את נתוני רוסי שהועברו לארכיון מתוך התפרצות מגנטרית דימרטית משנת 1998 (מ- SGR 1900 + 14) ומצאו גם כאן תנודות מדויקות, אם כי לא מספיק חזקות כדי לקבוע את עובי הקרום.
פיצוץ כוכבי נויטרונים גדול יותר שהתגלה בצילומי רנטגן עשוי לחשוף סודות עמוקים יותר, כמו אופי החומר בבסיס הכוכב. אפשרות אחת מרגשת היא שהליבה עשויה להכיל קווארקים חינמיים. קוורקים הם אבני הבניין של פרוטונים וניוטרונים, ובתנאים רגילים תמיד קשורים זה לזה. מציאת ראיות לקווארקים חופשיים תסייע בהבנת הטבע האמיתי של החומר והאנרגיה. מעבדות על כדור הארץ, כולל מאיצי חלקיקים מאסיביים, אינן יכולות לייצר את האנרגיות הדרושות לחשיפת קווארקים חופשיים.
"כוכבי נויטרון הם מעבדות נהדרות לחקר הפיזיקה הקיצונית," אמר ווטס. "נשמח להיות מסוגלים לפצח פתיחה אחת, אבל מכיוון שככל הנראה זה לא יקרה, התבוננות בהשפעות של התפרצות מגנטרית על כוכב נויטרונים היא אולי הדבר הבא הבא."
המקור המקורי: אגודת מקס פלאנק