Et bugsliv:Millimeterhøje bjerge på neutronstjerner

Nye modeller af neutronstjerner viser, at deres højeste bjerge måske kun er brøkdele af millimeter høje, på grund af den enorme tyngdekraft på de ultratætte genstande. Forskningen præsenteres i dag på National Astronomy Meeting 2021.

Neutronstjerner er nogle af de tætteste objekter i universet:de vejer omtrent lige så meget som Solen, men måler kun omkring 10 km på tværs, svarer i størrelse til en stor by.

På grund af deres kompakthed, neutronstjerner har en enorm gravitationskraft omkring en milliard gange stærkere end Jorden. Dette knuser hver funktion på overfladen til minimale dimensioner, og betyder, at stjerneresten er en næsten perfekt kugle.

Mens de er milliarder af gange mindre end på Jorden, disse deformationer fra en perfekt kugle er ikke desto mindre kendt som bjerge. Teamet bag arbejdet, ledet af ph.d. studerende Fabian Gittins ved University of Southampton, brugte beregningsmodeller til at bygge realistiske neutronstjerner og udsætte dem for en række matematiske kræfter for at identificere, hvordan bjergene er skabt.

Holdet undersøgte også, hvilken rolle det ultratætte nukleare stof spiller for at støtte bjergene, og fandt ud af, at de største producerede bjerge kun var en brøkdel af en millimeter høje, hundrede gange mindre end tidligere skøn.

Fabian kommenterer, "I de sidste to årtier, der har været stor interesse for at forstå, hvor store disse bjerge kan være, før neutronstjernens skorpe går i stykker, og bjerget kan ikke længere støttes."

Tidligere arbejde har antydet, at neutronstjerner kan opretholde afvigelser fra en perfekt kugle på op til nogle få dele på en million, hvilket tyder på, at bjergene kunne være så store som et par centimeter. Disse beregninger antog, at neutronstjernen var spændt på en sådan måde, at skorpen var tæt på at bryde ved hvert punkt. De nye modeller indikerer dog, at sådanne forhold ikke er fysisk realistiske.

Fabian tilføjer:"Disse resultater viser, hvordan neutronstjerner virkelig er bemærkelsesværdigt sfæriske objekter. Derudover, de antyder, at observation af gravitationsbølger fra roterende neutronstjerner kan være endnu mere udfordrende end tidligere antaget."

Selvom de er enkelte objekter, på grund af deres intense tyngdekraft, snurrende neutronstjerner med små deformationer skulle producere krusninger i rumtidens struktur kendt som gravitationsbølger. Gravitationsbølger fra rotationer af enkelte neutronstjerner er endnu ikke observeret, selvom fremtidige fremskridt inden for ekstremt følsomme detektorer såsom avancerede LIGO og Jomfru kan være nøglen til at sondere disse unikke objekter.