Vi förstår inte riktigt neutronstjärnor. Åh, vi vet att de är - De är de återstående resterna av några av de mest massiva stjärnorna i universum - men att avslöja deras inre funktioner är lite svårt, för fysiken som håller dem vid liv är bara dåligt förstått.
Men en gång i taget krossar två neutronstjärnor ihop, och när de gör det tenderar de att spränga och spruta sina kvanttarmar över hela rymden. Beroende på den inre strukturen och sammansättningen av neutronstjärnorna kommer "ejecta" (den artiga vetenskapliga termen för astronomisk projektil spy) att se annorlunda ut än oss jordbundna observatörer, vilket ger oss ett grovt men potentiellt kraftfullt sätt att förstå dessa exotiska varelser.
Neutron Star Nougat
Som ni kanske gissat det är neutronstjärnor gjorda av neutroner. Tja, mestadels. De har också några protoner som simmar runt i sig, vilket är viktigt för senare så jag hoppas att du kommer ihåg det.
Neutronstjärnor är restkärnorna till några riktigt stora stjärnor. När dessa jättestjärnor nära slutet av deras liv börjar de smälta lättare element till järn och nickel. Tyngdvikten hos resten av stjärnan fortsätter att krossa dessa atomer, men dessa fusionsreaktioner producerar inte längre överskottsenergi, vilket innebär att ingenting hindrar stjärnan från att fortsätta katastrofalt kollapsa i sig själv.
I kärnan blir trycket och densiteten så extrema att slumpmässiga elektroner skjuts in i protoner och förvandlar dem till neutroner. När denna process har slutförts (som tar mindre än ett dussin minuter) har denna jätteboll av neutroner äntligen det därmed att motstå ytterligare kollaps. Resten av stjärnan studsar från den nyligen smidda kärnan och blåser upp i en vacker supernovaexplosion och lämnar efter sig kärnan: neutronstjärnan.
Spiraler från Doom
Så som jag sa, neutronstjärnor är jättebollar av neutroner, med massor av material (ett fåtal solvärde!) Pressade i en volym som inte är större än en stad. Som ni kan föreställa er interiörerna i dessa exotiska varelser konstiga, mystiska och komplexa.
Gör neutronerna i lager och bildar små strukturer? Är de djupa interiörerna en tjock soppa med neutroner som bara blir främlingare och främlingar ju djupare du går? Gör det vägen för ännu skrämmande saker? Hur är det med jordskorpans natur - det yttersta lagret av packade elektroner?
Det finns många obesvarade frågor när det gäller neutronstjärnor. Men tack och lov gav naturen oss ett sätt att kika in i dem.
Mindre nackdel: vi måste vänta på att två neutronstjärnor ska kollidera innan vi får en chans att se vad de är gjorda av. Kommer du ihåg GW170817? Det gör du faktiskt - det var den stora upptäckten av gravitationsvågor som härstammade från två kolliderande neutronstjärnor, tillsammans med en mängd observationer av snabbt brandteleskop i det elektromagnetiska spektrumet.
Alla dessa samtidiga observationer gav oss den mest fullständiga bilden av så kallade kilonovaseller kraftfulla brister av energi och strålning från dessa extrema händelser. Det speciella avsnittet av GW170817 var den enda som någonsin fångats med gravitationsvågdetektorer, men verkligen inte den enda som hände i universum.
Ett neutralt hopp
När neutronstjärnor kolliderar blir saker riktigt snabba. Det som gör saker speciellt röriga är den lilla populationen av protoner som lurar runt i den mest-neutronneutronstjärnan. På grund av deras positiva laddning och den supersnabba rotationen av själva stjärnan, kan de skapa otroligt starkt magnetfält (i vissa fall de mest kraftfulla magnetfälten i hela universum) och dessa magnetfält spelar några onda spel.
I kölvattnet av en neutronstjärnkollision fortsätter de trasiga resterna av de döda stjärnorna att virvla runt varandra i snabb omloppsbana, med några av deras intrång som expanderar bort i en titanisk sprängvåg som drivs av kraschens energi.
Det återstående virvlande materialet bildar snabbt en skiva, med den skivan gängad av starka magnetfält. Och när starka magnetfält befinner sig i snabbt roterande skivor, börjar de vikas in på sig själva och förstärkas, och blir ännu starkare. Genom en process som inte helt förstås (eftersom fysiken, liksom scenariot, blir lite rörig) vindar dessa magnetfält upp sig nära mitten av skivan och trattmaterialet ut och bort från systemet helt: en jet.
Strålarna, en vid varje pol, spränger utåt, bär strålning och partiklar långt ifrån den kosmiska bilolyckan. I en nyligen publicerad undersökt forskningen jetens bildning och livslängd och tittade särskilt noggrant på hur lång tid det tar för en jet att bildas efter den första kollisionen. Det visar sig att detaljerna om jet-lanseringsmekanismen beror på det inre innehållet i de ursprungliga neutronstjärnorna: om du ändrar hur neutronstjärnor är strukturerade får du skillnader i kollisionshistorier och olika signaturer i jets egenskaper.
Med mer avskyvärda observationer av kilonovas kanske vi ännu inte kan urskilja några av dessa modeller och lära oss vad som gör att neutronstjärnor verkligen kryssar.
Läs mer: “Jet-cocoon-utflöden från neutronstjärnas sammanslagningar: struktur, ljuskurvor och grundläggande fysik”
