Nötron yıldızları derin uzay yolculuğu için GPS’imiz olabilir…

Keşiflerinden yarım yüzyıl sonra, bu olağanüstü yoğun kütle topları evrenin sırlarını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir mi?

Ana çekme: nötron yıldızları çarpıtmalar yaratır ve yerçekimi dalgalarının kaynağı olabilir

Nötron yıldızları çekim dalgalarının kaynağı olabilir.

Nasa’nın Nötron Yıldızı İç Mekan Kompozisyonu Gezgini, Haziran ayının başlarında SpaceX Falcon 9 roketinde göreve başlatılan bir X-ışını teleskopudur. Uluslararası Uzay İstasyonu’na kurulan Temmuz ortalarına kadar bilimsel çalışmalarına başlayacak – nötron yıldızları olarak bilinen egzotik astrofiziksel nesneleri incelemek ve gelecek nesil uzay araçları için derin uzay navigasyon fenerleri olarak kullanılıp kullanılamayacaklarını inceleyecek.

Nötron yıldızları nedir? Güneş ışığından en az sekiz kat daha fazla kütleli yıldız, termonükleer füzyon reaksiyonları ile çekirdeğindeki tüm yakıtı çekince, yerçekimi basıncı onların çökmesine neden olur. Sonuç olarak ortaya çıkan süpernova patlaması yıldızın malzemesinin çoğunu uzaya kadar uzanıyor. Kalan ne bir nötron yıldızı veya bir kara delik oluşturur.

Nötron yıldızlarını zengin astrofiziksel olayları ve bağlı oldukları birçok fizik alanı nedeniyle inceliyorum. Nötron yıldızlarını son derece ilginç kılan şey, her bir yıldızın güneş kütlesinin yaklaşık 1,5 katı, ancak sadece 25 km çapında – tek bir şehrin büyüklüğü. Bu kadar büyük bir kütleyi bu kadar küçük bir hacme sıkıştırdığınızda, madde, bir atom çekirdeğinden daha yoğun bir şekilde doludur. Bu nedenle, örneğin, bir helyum atomunun çekirdeği sadece iki nötron ve iki protona sahipken, bir nötron yıldızı esasen 1057 nötron ve 1056 protondan oluşan tek bir çekirdektir.

Nötron yıldızlarını, dünyadaki laboratuvarlarda araştırılamayan nükleer fiziğin özelliklerini araştırmak için kullanabiliriz. Örneğin, bazı güncel teoriler, hipotronlar ve arındırılmış kuarklar gibi egzotik madde parçacıklarının, nötron yıldızlarında bulunan yüksek yoğunluklarda görünebileceğini öngörmektedir. Teoriler ayrıca, bir milyar santigrat derece sıcaklıkta, nötron yıldızındaki protonların süper iletken hale geldiğini ve nötronların ücretsiz olarak süper akışkan hale geldiğini göstermektedir.

Nötron yıldızlarının manyetik alanı da aşırıdır, muhtemelen evrendeki en kuvvetlidir ve laboratuvarlarda yaratılan her şeyden milyarlarca kat daha güçlüdür. Bir nötron yıldızının yüzeyindeki yerçekimi bir kara deliğinki kadar güçlü olmasa da, nötron yıldızları uzay zamanlarında hala büyük çarpıtmalar yaratır ve 1970’lerde nötron yıldızlarına araştırmadan çıkarılan yerçekimi dalgalarının kaynakları olabilir ve son zamanlarda Lazer İnterferometre Gravitasyonel-Dalga Gözlemevi tarafından kara deliklerden onaylandı.

Nötron yıldızlarının manyetik alanı da aşırıdır, muhtemelen evrendeki en kuvvetlidir ve laboratuvarlarda yaratılan her şeyden milyarlarca kat daha güçlüdür. Bir nötron yıldızının yüzeyindeki yerçekimi bir kara deliğinki kadar güçlü olmasa da, nötron yıldızları uzay zamanlarında hala büyük çarpıtmalar yaratır ve 1970’lerde nötron yıldızlarına araştırmadan çıkarılan yerçekimi dalgalarının kaynakları olabilir ve son zamanlarda Lazer İnterferometre Gravitasyonel-Dalga Gözlemevi tarafından kara deliklerden onaylandı.

Nicer’in ana odağı, birkaç nötron yıldızının kütlesini ve yarıçapını doğru bir şekilde ölçmektir – ve teleskop diğer astronomik nesnelerin türlerini gözlemlese de, nötron yıldızlarını inceleyenlerin, Nicer’in bize bu büyüleyici nesnelere benzersiz bir bakış açısı sağlayacağını umuyoruz. onların fizik Daha güzel olan bir nötron yıldızının parlaklığının enerjisine göre nasıl değiştiğini ve yıldız döndükçe nasıl değiştiğini ölçerek yüzeyin farklı kısımlarını ortaya çıkarır. Bu gözlemler yıldızın kütle ve yarıçap gibi özelliklerine dayanan teorik modellerle karşılaştırılacaktır. Kesin ve yarıçapın doğru şekilde belirlenmesi nükleer teori için hayati bir test sağlayacaktır.

Gelecekteki uzay yolculuğu için önemli olabilecek nötron yıldızlarının bir başka yönü de rotasyonlarıdır – ve bu aynı zamanda Nicer tarafından da test edilecektir. Pulsars olarak bilinen dönen nötron yıldızlarının bir deniz feneri gibi radyasyon ışınlarını yattığı ve saniyede 716 kez hızla döndüğü görülmektedir. Bazı nötron yıldızlarındaki bu dönme hızı, dünyadaki en iyi atomik saatlerden daha kararlıdır. Aslında, 1992 yılında güneş sistemimizin dışındaki ilk gezegenlerin keşfedilmesine yol açan nötron yıldızlarının bu özelliğidir – bir nötron yıldızı etrafında dönen üç Dünya büyüklüğünde gezegen.

Teleskopun sextant olarak adlandırılan bir bölümünü kullanan daha hoş olan misyon, nötron yıldızı rotasyonunun olağanüstü düzenliliği ve kararlılığının, derin uzayda bir seyir fener ağı olarak kullanılıp kullanılamayacağını test edecektir. Böylece nötron yıldızları, galaktik (küresel değil) bir konumlandırma sistemine katkıda bulunan doğal uydular olarak görev yapabilir ve yıldızlar arasında gezinmek için gelecekteki insanlı ve insansız uzay aracıyla güvenebilir.

Nicer 18 ay boyunca faaliyet gösterecek, ancak Nasa’nın, özellikle iddialı bilimsel hedeflerine ulaşabilirse, operasyonlarını daha sonra desteklemeye devam etmesi umulmaktadır. Ben de öyle umuyorum, çünkü Nicer, nötron yıldızlarının gizemlerini ortaya çıkarmak ve temel fiziğin özelliklerini ortaya çıkarmak için kullanılan önceki X-ışını uzay aracının – RXTE, Chandra ve XMM-Newton’un paha biçilmez yeteneklerini birleştiriyor ve geliştiriyor.

İlk nötron yıldızı, bir atıcı, 1967’de Jocelyn Bell Burnell tarafından keşfedildi. Bu 50. yıldönümü yılında nötron yıldızlarında bir atılım elde etmek uygun olacaktır.