Neutronensterren zijn geclassificeerd als "ondoden" ... echte zombiesterren. Ze worden geboren wanneer een massieve ster onder zijn zwaartekracht instort en de buitenste lagen wijd en zijd worden geblazen, die een miljard zonnen overtreffen, in een supernova-gebeurtenis. Wat overblijft is een stellair lijk ... een kern van onvoorstelbare dichtheid ... waar een theelepel ongeveer een miljard ton op aarde zou wegen. Hoe zouden we zo'n nieuwsgierigheid bestuderen? NASA heeft een missie voorgesteld, de Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), die de zombie zou detecteren en ons in staat zou stellen om in het donkere hart van een neutronenster te kijken.
De kern van een neutronenster is behoorlijk ongelooflijk. Ondanks het feit dat het het grootste deel van zijn buitenkant heeft weggeblazen en kernfusie heeft gestopt, straalt het nog steeds warmte uit de explosie uit en straalt het een magnetisch veld uit dat de weegschaal doet kantelen. Deze intense vorm van straling veroorzaakt door instorting van de kern meet meer dan een biljoen keer sterker dan het magnetische veld van de aarde. Als je dat niet indrukwekkend vindt, denk dan aan de maat. Oorspronkelijk had de ster een diameter van een biljoen kilometer of meer kunnen hebben, maar nu is hij gecomprimeerd tot de grootte van een gemiddelde stad. Dat maakt een neutronenster tot een kleine dynamo - in staat materie in zichzelf te condenseren met meer dan 1,4 keer de inhoud van de zon, of ten minste 460.000 aardes.
"Een neutronenster staat precies op de drempel van materie zoals die kan bestaan - als hij dichter wordt, wordt hij een zwart gat", zegt Dr. Zaven Arzoumanian van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “We kunnen op geen enkele manier neutronensterreninterieurs op aarde creëren, dus wat er met zo'n ongelooflijke druk met materie gebeurt, is een mysterie - er zijn veel theorieën over hoe het zich gedraagt. We komen het dichtst bij het simuleren van deze omstandigheden in deeltjesversnellers die atomen met bijna de lichtsnelheid tegen elkaar slaan. Deze botsingen zijn echter geen exacte vervanging - ze duren maar een fractie van een seconde en ze genereren temperaturen die veel hoger zijn dan wat zich in neutronensterren bevindt. "
Indien goedgekeurd, zal de NICER-missie tegen de zomer van 2016 worden gelanceerd en robotisch worden verbonden met het internationale ruimtestation ISS. In september 2011 selecteerde NASA NICER voor studie als een potentiële Explorer Mission of Opportunity. De missie ontvangt 250.000 dollar om een implementatieonderzoek van 11 maanden uit te voeren. Uit twintig inzendingen zijn vijf Mission of Opportunity-voorstellen geselecteerd. Na de gedetailleerde studies is NASA van plan in februari 2013 een of meer van de vijf Mission of Opportunity-voorstellen te selecteren voor ontwikkeling.
Wat gaat NICER doen? Allereerst verzamelt een reeks van 56 telescopen röntgeninformatie van magnetische polen en hotspots van neutronensterren. Het is vanuit deze gebieden dat onze zombiesterren röntgenstralen afgeven en terwijl ze roteren een lichtpuls creëren - en daarmee de term 'pulsar'. Als de neutronenster krimpt, draait hij sneller en de resulterende intense zwaartekracht kan materiaal van een ster die dicht bij de aarde draait, naar binnen trekken. Sommige van deze pulsars draaien zo snel dat ze een snelheid van honderden rotaties per seconde kunnen bereiken! Wat wetenschappers graag willen begrijpen, is hoe materie zich gedraagt in een neutronenster en 'de juiste Equation Of State (EOS) vastlegt, die het meest nauwkeurig beschrijft hoe materie reageert op toenemende druk. Momenteel zijn er veel voorgestelde EOS's, die elk suggereren dat materie kan worden gecomprimeerd door verschillende hoeveelheden binnen neutronensterren. Stel dat je twee ballen van dezelfde grootte vasthoudt, maar de ene is gemaakt van schuim en de andere is gemaakt van hout. Je zou de schuimbal tot een kleiner formaat dan de houten kunnen persen. Op dezelfde manier voorspelt een EOS die zegt dat materie zeer samendrukbaar is, een kleinere neutronenster voor een bepaalde massa dan een EOS die zegt dat materie minder samendrukbaar is. ”
Nu hoeft NICER ons alleen nog maar te helpen de massa van een pulsar te meten. Als het eenmaal is vastgesteld, kunnen we een juiste EOS krijgen en het mysterie ontrafelen van hoe materie zich gedraagt onder intense zwaartekracht. "Het probleem is dat neutronensterren klein zijn en veel te ver weg om hun afmetingen direct te kunnen meten", zegt NICER Principal Investigator Dr. Keith Gendreau van NASA Goddard. "NICER zal echter de eerste missie zijn die voldoende gevoeligheid en tijdresolutie heeft om indirect de grootte van een neutronenster te achterhalen. De sleutel is om precies te meten hoeveel de helderheid van de röntgenstralen verandert als de neutronenster roteert. ”
Dus wat doet onze zombie-ster nog meer dat indrukwekkend is? Vanwege hun extreme zwaartekracht in zo'n klein volume, vervormen ze ruimte / tijd in overeenstemming met Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie. Het is deze "warp" in de ruimte waarmee astronomen de aanwezigheid van een begeleidende ster kunnen onthullen. Het produceert ook effecten zoals een orbitale verschuiving die precessie wordt genoemd, waardoor het paar om elkaar heen kan draaien, waardoor zwaartekrachtsgolven ontstaan en meetbare orbitale energie wordt geproduceerd. Een van de doelen van NICER is om deze effecten op te sporen. Met de warp zelf kan het team de grootte van de neutronenster bepalen. Hoe? Stel je voor dat je je vinger in een rekbaar materiaal duwt - en dan stel je voor dat je je hele hand ertegenaan duwt. Hoe kleiner de neutronenster, hoe meer hij ruimte en licht zal vervormen.
Hier worden lichte rondingen erg belangrijk. Wanneer de hotspots van een neutronenster zijn uitgelijnd met onze waarnemingen, neemt de helderheid toe naarmate men in beeld roteert en dimt naarmate hij weg roteert. Dit resulteert in een lichte curve met grote golven. Maar als de ruimte vervormd is, mogen we rond de curve kijken en de tweede hotspot zien - wat resulteert in een lichte curve met vloeiendere, kleinere golven. Het team heeft modellen die “unieke lichtkrommen produceren voor de verschillende formaten die door verschillende EOS's worden voorspeld. Door de lichtcurve te kiezen die het best overeenkomt met de waargenomen curve, krijgen ze de juiste EOS en lossen ze het raadsel van de materie op het randje van de vergetelheid op. ”
En blaas zombiesterren tot leven ...
Oorspronkelijke verhaalbron: NASA Mission News.
