En ny simulering av neutronstjärnor antyder att de kanske inte är lika smidiga som förutsagt. Denna fluktuation kan generera gravitationsvågor som sprider sig in i kosmos och kan upptäckas här på jorden ...
Neutronstjärnor är resterna av massiva stjärnor efter att de exploderat som supernovaer. Den täta kärnan ligger kvar, snurrar snabbt och består endast av neutroner. De har enorma gravitationsfält och tänkte ha lika mycket massa som vår sol, men mäter bara 20 kilometer tvärs över. När de bevarar vinkelmomentet hos sin massiva solgängare, eftersom de är så små, förväntas de snurra hundratals gånger per sekund.
Men hur kan dessa konstiga föremål upptäckas? Tja, för det första kan de ses som mycket strålande pulsars (eller, eventuellt, "magnetar"), som blinkar en strålningsstråle förbi jorden när de snurrar som en fyr, strålar med högenergifotoner som släpps ut från neutronstjärns poler. Men hur är det med den effekt de har på rymdtiden? Kan dessa massiva kroppar skapa gravitationsvågor? (Obs: En gravitationsvåg är en helt annan varelse än en atmosfärisk "tyngdkraftsvåg".)
För att föreställa scenen: Föreställ dig att snurra en perfekt sfärisk boll i en pool. Om bollen är perfekt stationär (inte bobbingar upp och ner och inte driver) och bara snurrar på sin axel kommer inga krusningar i poolen att ses. Därför upptäcker inga instrument som mäter krusningar i poolen närvaron av den snurrande bollen. Snurra nu ett objekt som inte är sfäriskt (som en rugbyboll eller en amerikansk fotboll) i poolen. När detta objekt snurrar kommer oriktigheterna på ytan (dvs de spetsiga ändarna) att alstra en våg vid varje varv av det oregelbundna objektet. Rippelinstrumentet kommer att upptäcka närvaron av bollen i poolen.
Detta är frågan som forskare står inför för att försöka upptäcka gravitationsvågor från neutronstjärnor. Om de är släta föremål (kanske sfäriska eller något plattade på grund av snurret) kan de inte producera krusningar i rymden och kan därför inte upptäckas. Om de å andra sidan är oregelbundet formade spinnkroppar, med inhomogeniteter (klumpar eller "berg") på ytan, kan gravitationsvågor genereras. Klumpen kommer att svepa ut en fluktuation i rymdtid vid varje rotation. Det här är bra, men är neutronstjärnor klumpiga?
Synen är inte så bra. De rymddetektorer som är inriktade på rymdtid och som syftar till att observera gravitationsvågor har hittills inte upptäckt några tecken på dessa snabbt snurrande neutronstjärnor. Detta kan antingen innebära att tekniken vi använder inte är tillräckligt känslig för att upptäcka gravitationsvågor eller att neutronstjärnor är naturligt släta och inte kan producera gravitationsvågor i första hand.
Matthias Vigelius och Andrew Melatos, forskare från University of Melbourne i Australien, tror att de har nytt hopp om att vissa typer av neutronstjärnor kan upptäckas eftersom de är naturligt klumpiga. Med hjälp av en ny datormodelleringsteknik tror paret att även en liten variation i neutronstjärnytan kommer att producera detekterbara gravitationsvågor. Men hur bildas dessa klumpar? Ofta utvecklas stjärnor som en del av ett binärt system (dvs två stjärnor som kretsar kring ett gemensamt tyngdpunkt), om man dör som en supernova och lämnar en neutronstjärna bakom, kommer det intensiva tyngdfältet att rensa sin följeslagare av sina gaser. När gasen trattas in i neutronstjärnan, kommer det intensiva magnetfältet att ge strukturellt stöd till den inkommande gasen, vilket skapar en elektron-protonblandning av överhettad plasma som sitter ovanpå neutronstjärnytan. De klumpar som bildas vid neutronstjärns magnetpoler kommer att vara en långlivad funktion, som sveper runt stjärnan varje gång den roterar. Vigelius och Melatos tror att detektorer som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) kanske kan upptäcka denna karakteristiska signatur av en oregelbunden formad neutronstjärna ... i tid.
Än så länge har dessa "klumpiga" neutronstjärnor inte upptäckts, men genom fortsatt observation (exponeringstid) hoppas man att jordbaserade observationsorgan för gravitationsvågor så småningom kan få signalen.
Källa: RAS, New Scientist
