Eine neue Simulation von Neutronensternen legt nahe, dass sie möglicherweise nicht so glatt sind wie vorhergesagt. Diese Fluktuation kann Gravitationswellen erzeugen, die sich in den Kosmos ausbreiten, und könnte hier auf der Erde entdeckt werden…
Neutronensterne sind die Überreste massereicher Sterne, nachdem sie als Supernovae explodiert sind. Der dichte Kern bleibt zurück, dreht sich schnell und besteht nur aus Neutronen. Sie haben immense Gravitationsfelder und sollen genauso viel Masse haben wie unsere Sonne, aber nur 20 Kilometer breit sein. Da sie den Drehimpuls ihres massiven Sonnenvorgängers erhalten, da sie so klein sind, wird erwartet, dass sie sich hunderte Male pro Sekunde drehen.
Aber wie können diese seltsamen Objekte erkannt werden? Zum einen können sie als hoch strahlende Pulsare (oder möglicherweise als „Magnetare“) angesehen werden, die einen Strahlungsstrahl an der Erde vorbei blitzen lassen, während sie sich wie ein Leuchtturm drehen, Strahlen energiereicher Photonen, die von den Polen des Neutronensterns emittiert werden. Aber was ist mit der Wirkung, die sie auf die Raumzeit haben? Können diese massiven Körper Gravitationswellen erzeugen? (Hinweis: Eine Gravitationswelle ist eine völlig andere Kreatur als eine atmosphärische „Gravitationswelle“.)
So stellen Sie sich die Szene vor: Stellen Sie sich vor, Sie drehen einen perfekt kugelförmigen Ball in einem Schwimmbad. Wenn der Ball perfekt stationär ist (nicht auf und ab schwankt und nicht driftet) und sich nur um seine Achse dreht, sind keine Wellen im Pool zu sehen. Daher erkennt jedes Instrument, das die Wellen im Pool misst, das Vorhandensein der sich drehenden Kugel nicht. Drehen Sie nun ein nicht kugelförmiges Objekt (wie einen Rugbyball oder einen American Football) im Pool. Wenn sich dieses Objekt dreht, erzeugen die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche (d. H. Die spitzen Enden) bei jeder Umdrehung des unregelmäßigen Objekts eine Welle. Das Ripple-Instrument erkennt das Vorhandensein des Balls im Pool.
Dies ist das Problem, mit dem Wissenschaftler konfrontiert sind, die versuchen, Gravitationswellen von Neutronensternen zu erfassen. Wenn es sich um glatte Objekte handelt (möglicherweise kugelförmig oder aufgrund des Spins leicht abgeflacht), können sie in der Raumzeit keine Wellen erzeugen und können daher nicht erkannt werden. Wenn es sich andererseits um unregelmäßig geformte Spinnkörper mit Inhomogenitäten (Klumpen oder „Berge“) auf der Oberfläche handelt, können Gravitationswellen erzeugt werden. Der Klumpen fegt bei jeder Umdrehung eine Raum-Zeit-Schwankung aus. Das ist in Ordnung, aber sind Neutronensterne klumpig?
Die Aussichten sind nicht sehr gut. Die Raum-Zeit-Welligkeitsdetektoren zur Beobachtung von Gravitationswellen haben bisher keine Anzeichen dieser sich schnell drehenden Neutronensterne festgestellt. Dies könnte entweder bedeuten, dass die von uns verwendete Technologie nicht empfindlich genug ist, um Gravitationswellen zu erfassen, oder dass Neutronensterne von Natur aus glatt sind und überhaupt keine Gravitationswellen erzeugen können.
Matthias Vigelius und Andrew Melatos, Forscher der Universität von Melbourne in Australien, glauben, dass sie neue Hoffnung haben, dass einige Arten von Neutronensternen entdeckt werden könnten, da sie von Natur aus klumpig sind. Unter Verwendung einer neuen Computermodellierungstechnik glaubt das Paar, dass bereits eine kleine Variation der Neutronensternoberfläche nachweisbare Gravitationswellen erzeugt. Aber wie bilden sich diese Klumpen? Oft entwickeln sich Sterne als Teil eines binären Systems (d. H. Zwei Sterne, die einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen). Sollte einer als Supernova sterben und einen Neutronenstern zurücklassen, wird das intensive Gravitationsfeld seinen Begleitstern von seinen Gasen befreien. Wenn das Gas in den Neutronenstern geleitet wird, unterstützt das intensive Magnetfeld das einströmende Gas strukturell und erzeugt eine Elektronen-Protonen-Mischung aus überhitztem Plasma, die auf der Oberfläche des Neutronensterns sitzt. Die an den Magnetpolen des Neutronensterns gebildeten Klumpen sind ein langlebiges Merkmal, das sich bei jeder Drehung um den Stern dreht. Vigelius und Melatos glauben, dass Detektoren wie das Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) diese charakteristische Signatur eines unregelmäßig geformten Neutronensterns erkennen können. rechtzeitig.
Bisher wurden diese „klumpigen“ Neutronensterne nicht entdeckt, aber durch fortgesetzte Beobachtung (Expositionszeit) ist zu hoffen, dass erdbasierte Gravitationswellenobservatorien das Signal schließlich empfangen können.
Quelle: RAS, New Scientist
