Bilim adamları henüz en iyi ölçümlerini, Evrendeki en garip ve en nadir maddeyi içeren ultra yoğun bir nesne olan bir nötron yıldızının büyüklüğü ve içeriği hakkında elde ettiler.
Bu ölçüm, doğanın yapı taşlarının (protonlar, nötronlar ve bileşen kuarklar) daha iyi anlaşılmasına yol açabilir, çünkü bunlar nötron yıldızının içinde Dünya'dan daha trilyonlarca kat daha fazla bir yoğunluğa sıkıştırılır.
NASA'nın Greenbelt, Md. Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Dr. Tod Strohmayer ve Arizona Üniversitesi'nden yüksek lisans öğrencisi meslektaşı Adam Villarreal, bu sonuçları bugün New Orleans'taki Web tabanlı basın toplantısında Amerikan Astronomi Derneği Yüksek Enerji Astrofizik Bölümü.
Bir nötron yıldızının yarıçapı hakkındaki en iyi tahminlerinin 11 mil (11,5 kilometre) artı, Fransız Mahallesi çevresinde bir yürüyüş ya da eksi olduğunu söylediler. Kütle, Güneş'inkinden 1,75 kat, bazı teorilerin tahmin ettiğinden daha büyük gibi görünüyor. Ölçümlerini NASA’nın Rossi X-ışını Zamanlama Gezgini ile yaptılar ve X-ışını verilerini arşivlediler
Uzun zamandır aranan kütle yarıçapı ilişkisi, nötron yıldızının devlet denklemi olarak adlandırılan iç yoğunluğu ve basınç ilişkisini tanımlar. Ve bu da bir nötron yıldızı içinde ne tür bir maddenin var olabileceğini belirler. İçerik, maddenin ve enerjinin temel doğasını ve nükleer etkileşimlerin gücünü tanımlayan teoriler için önemli bir test sunmaktadır.
Strohmayer, “Gerçekten ellerimizi bir nötron yıldızının merkezindeki şeylere sokmak istiyoruz” dedi. “Ama bunu yapamadığımız için, bu bir sonraki en iyi şeyle ilgili. Bir nötron yıldızı kozmik bir laboratuvardır ve maddenin etkilerini böyle bir dereceye kadar sıkıştırmak için tek fırsat sağlar. ”
Bir nötron yıldızı, Güneş'ten bir kez daha büyük bir yıldızın çekirdek kalıntılarıdır. İç mekan, Büyük Patlama anında var olan ama Dünya'da çoğaltılamayan kuvvetler altındaki maddeyi içerir. Bugünkü duyurudaki nötron yıldızı, büyük bir arka bahçe teleskobu ile güney göklerinde görülebilen yaklaşık 30.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan Volans takımyıldızında veya Uçan Balık'ta bulunan EXO 0748-676 adlı bir ikili yıldız sisteminin bir parçasıdır.
Bu sistemde, “normal” bir yıldızdan gelen gaz yerçekimi tarafından çekilen nötron yıldızına dalar. Bu, bölgeyi aydınlatan nötron yıldız yüzeyinde termonükleer patlamaları tetikler. Bu tür patlamalar genellikle, bir patlama salınımı adı verilen X-ışını ışığında titreşen bir nötron yıldızının dönüş hızını ortaya çıkarır. (Bir sanatçının bu işlemle ilgili konsepti için Madde 1-6'ya bakın. Sağdaki mavi sütunda bir film ve ayrıntılı bir başlık bulunabilir.)
Bilim adamları, saniyede 45 kez bir nötron yıldızı dönüş hızına karşılık gelen 45-hertz patlama salınım frekansı tespit ettiler. Bu, saniyede 300 defadan fazla sık sık görülen nötron yıldızları için yavaş bir hızdır.
Bilim adamları bundan sonra, NASA Goddard'dan Dr. Jean Cottam liderliğindeki 2002'den itibaren Avrupa Uzay Ajansı'nın XMM-Newton uydusu ile EXO 0748-676 gözlemlerinden yararlandı. Cottam’ın ekibi, bir kardiyogramın çizgilerine benzer şekilde, sıcak gaz tarafından yayılan spektral çizgileri tespit etmişti. Bu çizgilerin iki özelliği vardı. İlk olarak, Doppler değişti. Bu, algılanan enerjinin nötron yıldızı etrafında dönen ve bizden uzaklaşıp bize doğru hareket eden bir ortalama ışık olduğu anlamına gelir. İkincisi, çizgiler yerçekimiyle kırmızıya kaymıştır. Bu, yerçekiminin bölgeden kaçmaya çalışırken ışığı çektiği ve enerjisinin bir kısmını çaldığı anlamına gelir.
Strohmayer ve Villarreal, 45-hertz frekansının ve Doppler kaymasından gözlenen çizgi genişliklerinin, 9.5 ila 15 kilometre arasındaki bir nötron yıldız yarıçapı ile tutarlı olduğunu ve en iyi tahminin 11.5 kilometre olduğunu belirledi. Patlama frekansı, Doppler kayması ve yarıçap arasındaki ilişki, yıldızın yüzeyi etrafında dönen gaz hızının yıldızın yarıçapına ve dönüş hızına bağlı olmasıdır. Özünde, daha hızlı bir dönüş daha geniş bir spektral çizgiye karşılık gelir (bir devlet askerinin hız yapan arabaları nasıl tespit edebileceğine benzer bir teknik).
Cottam ekibinin yerçekimsel kırmızıya kayma ölçümü, bir kütle ve yarıçap bilgisi olmasa da, kütle yarıçapı oranının ilk ölçümünü sundu. Bunun nedeni, kırmızıya kayma derecesinin (yerçekimi kuvveti) nötron yıldızının kütlesine ve yarıçapına bağlı olmasıdır. Bazı bilim adamları bu ölçümü sorgulamışlardı, çünkü tespit edilen spektral çizgiler çok dar görünüyordu. Yeni sonuçlar, Cottam ekibinin spektral çizgilerinin (ve dolayısıyla kütle yarıçapı oranının) yerçekimsel kırmızıya kayma yorumunu güçlendirir, çünkü daha yavaş dönen bir yıldız bu tür nispeten dar çizgileri kolayca üretebilir.
Böylece, kütle yarıçapı oranından daha fazla emin olan ve şimdi yarıçapı bilen bilim adamları, nötron yıldızının kütlesini hesaplayabilirler. Değer 1.5 ila 2.3 güneş kütlesi arasındaydı ve en iyi tahmin 1.75 güneş kütlesi idi.
Sonuç, EXO 0748-676'daki nötron yıldızındaki maddenin o kadar sıkı bir şekilde paketlendiği teorisini destekliyor: neredeyse tüm protonlar ve elektronlar, sürtünme olmadan akan bir sıvı olan bir süper akışkan olarak girdap nötronlara sıkıştırılıyor. Ancak mesele o kadar sıkı bir şekilde dolu değil ki kuark yıldızı denilen kuarklar serbest bırakılıyor.
Villareal, “Sonuçlarımız gerçekten nötron yıldız hal denklemine baskı yapmaya başlıyor” dedi. “Çok büyük veya çok küçük yıldızların neredeyse dışlandığını tahmin eden devlet denklemlerine benziyor. Belki de daha heyecan verici, şimdi diğer nötron yıldızlarındaki kütle-yarıçap ilişkilerini ölçmemize izin veren gözlemsel bir tekniğimiz var. ”
Constellation X-ray Gözlemevi olarak adlandırılan önerilen bir NASA misyonu, bir dizi nötron yıldız sistemi için bu ölçümleri yapma yeteneğine sahip olacaktı.
Orijinal Kaynak: NASA Haber Bülteni
