เราไม่เข้าใจดาวนิวตรอนจริงๆ โอ้เรารู้ว่าพวกเขา เป็น - เป็นเศษซากที่เหลือของดาวมวลสูงที่สุดในเอกภพ - แต่การเปิดเผยการทำงานภายในของพวกเขานั้นค่อนข้างยุ่งยากเพราะฟิสิกส์ทำให้พวกมันมีชีวิตอยู่เข้าใจได้ไม่ดีนัก
แต่ทุกครั้งในช่วงเวลาหนึ่งดาวนิวตรอนสองดวงชนกันและเมื่อพวกมันทำพวกมันก็มีแนวโน้มที่จะระเบิดทำให้พ่นควอนตัมออกไปทั่วอวกาศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในและองค์ประกอบของดาวนิวตรอน“ ejecta” (คำทางวิทยาศาสตร์ที่สุภาพสำหรับอาเจียนกระสุนดาราศาสตร์) จะมีลักษณะที่แตกต่างจากเราผู้สังเกตการณ์ที่มีขอบเขตของโลกทำให้เรามีวิธีการที่เข้าใจง่าย
Neutron Star Nougat
อย่างที่คุณอาจคาดเดาได้ดาวนิวตรอนทำจากนิวตรอน ส่วนใหญ่แล้ว พวกเขายังมีโปรตอนบางตัวแหวกว่ายไปมาข้างในซึ่งสำคัญต่อมาดังนั้นฉันหวังว่าคุณจะจำได้
ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางที่เหลือของดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่จริงๆ เมื่อดาวยักษ์เหล่านั้นใกล้จะถึงจุดจบของชีวิตพวกมันจะเริ่มหลอมรวมองค์ประกอบที่มีน้ำหนักเบาลงในเหล็กและนิกเกิล น้ำหนักความโน้มถ่วงของดาวอื่น ๆ ยังคงรวมตัวกันเป็นอะตอม แต่ปฏิกิริยาฟิวชั่นเหล่านั้นไม่ได้ผลิตพลังงานส่วนเกินอีกต่อไปซึ่งหมายความว่าไม่มีสิ่งใดที่จะป้องกันไม่ให้ดาวดวงนี้พังทลายลงอย่างต่อเนื่อง
ในแกนกลางความกดดันและความหนาแน่นสูงมากจนอิเล็กตรอนสุ่มถูกผลักเข้าไปในโปรตอนทำให้กลายเป็นนิวตรอน เมื่อกระบวนการนี้เสร็จสมบูรณ์ (ซึ่งใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งโหลนาที) ในที่สุดลูกบอลนิวตรอนขนาดยักษ์นี้ก็มีกลไกที่จะต้านทานการยุบตัวต่อไปในที่สุด ส่วนที่เหลือของดาวกระเด้งออกจากแกนกลางที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่และระเบิดขึ้นในการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่สวยงามโดยทิ้งไว้หลังแกนกลางนั่นคือดาวนิวตรอน
Spirals Of Doom
เช่นเดียวกับที่ฉันพูดดาวนิวตรอนเป็นลูกบอลนิวตรอนขนาดยักษ์ที่มีวัสดุมากมาย (มูลค่าดวงอาทิตย์สักสองสามดวง!) อัดแน่นอยู่ในปริมาณที่ไม่ใหญ่ไปกว่าเมือง อย่างที่คุณอาจจินตนาการการตกแต่งภายในของสิ่งมีชีวิตแปลก ๆ เหล่านี้แปลกประหลาดลึกลับและซับซ้อน
นิวตรอนจับเป็นชั้นแล้วสร้างโครงสร้างเล็ก ๆ หรือไม่? การตกแต่งภายในที่ลึกนั้นเป็นน้ำซุปนิวตรอนขนาดหนาที่เพิ่งได้รับคนแปลกหน้าและคนแปลกหน้ายิ่งลึกลงไป? นั่นเป็นวิธีที่จะทำให้สิ่งต่างๆ ธรรมชาติของเปลือกโลก - ชั้นนอกสุดของอิเล็กตรอนที่บรรจุอยู่?
มีคำถามมากมายที่ยังไม่ได้ตอบเมื่อพูดถึงดาวนิวตรอน แต่โชคดีที่ธรรมชาติทำให้เรามีวิธีการเพ่งมองภายในพวกเขา
ข้อเสียเล็กน้อย: เราต้องรอให้ดาวนิวตรอนสองดวงชนกันก่อนที่เราจะมีโอกาสเห็นสิ่งที่พวกเขาทำ คุณจำ GW170817 ได้ไหม คุณทำจริง ๆ - มันเป็นการค้นพบครั้งใหญ่ของคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากดาวนิวตรอนที่ชนกันสองดวงรวมถึงโฮสต์ของการสังเกตการณ์การติดตามผลกล้องโทรทรรศน์ไฟอย่างรวดเร็วทั่วสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
การสังเกตพร้อมกันทั้งหมดนี้ทำให้เราได้ภาพที่สมบูรณ์ที่สุดซึ่งเรียกว่า kilonovasหรือการระเบิดพลังงานและรังสีอันทรงพลังจากเหตุการณ์ที่รุนแรงเหล่านี้ ตอนพิเศษของ GW170817 เป็นสิ่งเดียวที่ถูกจับด้วยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง แต่ไม่แน่นอนว่าเป็นสิ่งเดียวที่เกิดขึ้นในจักรวาล
ความหวังของนิวตรอน
เมื่อดาวนิวตรอนชนกันสิ่งต่าง ๆ ก็ยุ่งเหยิงเร็วมาก สิ่งที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ ยุ่งเป็นพิเศษคือประชากรขนาดเล็กของโปรตอนที่ซุ่มซ่อนอยู่ภายในดาวนิวตรอนนิวตรอนส่วนใหญ่ เนื่องจากประจุบวกและการหมุนเร็วของดาวเองพวกมันจึงสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่อ (ในบางกรณีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังที่สุดในจักรวาล) และสนามแม่เหล็กเหล่านั้นเล่นเกมที่ชั่วร้าย
หลังจากการชนกันของดาวนิวตรอนซากดาวที่ตายแล้วยังคงหมุนรอบกันและกันด้วยวงโคจรที่รวดเร็วโดยอวัยวะภายในของพวกมันขยายตัวออกไปในคลื่นระเบิดไททานิกซึ่งขับเคลื่อนโดยพลังงานแห่งการชน
วัสดุหมุนวนที่เหลือจะก่อตัวเป็นดิสก์อย่างรวดเร็วโดยดิสก์นั้นจะถูกเกลียวโดยสนามแม่เหล็กแรง และเมื่อสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งพบว่าตัวเองอยู่ในดิสก์ที่หมุนอย่างรวดเร็วพวกมันจะเริ่มพับตัวเองและขยายให้ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ผ่านกระบวนการที่ไม่เข้าใจทั้งหมด (เพราะฟิสิกส์เช่นสถานการณ์ทำให้ยุ่งเหยิงเล็กน้อย) สนามแม่เหล็กเหล่านี้จะหมุนตัวเองใกล้กับศูนย์กลางของดิสก์และวัสดุกรวยออกไปนอกระบบโดยสิ้นเชิง: เจ็ท
เครื่องบินไอพ่นหนึ่งตัวที่แต่ละขั้วระเบิดออกไปแบกรังสีและอนุภาคที่อยู่ห่างจากอุบัติเหตุรถชนจักรวาล ในรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ทำการศึกษาการก่อตัวและอายุการใช้งานของเจ็ตโดยดูอย่างระมัดระวังโดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าเจ็ตจะต้องใช้เวลานานแค่ไหนหลังจากการชนครั้งแรก ปรากฎว่ารายละเอียดของกลไกการปล่อยไอพ่นนั้นขึ้นอยู่กับเนื้อหาภายในของดาวนิวตรอนดั้งเดิม: หากคุณเปลี่ยนวิธีการจัดโครงสร้างของดาวนิวตรอนคุณจะได้รับเรื่องราวการชนที่แตกต่างและลายเซ็นที่แตกต่างกันในคุณสมบัติของเจ็ตส์
ด้วยการสำรวจกิโลโนวาที่น่าสยดสยองมากขึ้นเราอาจจะยังสามารถมองเห็นโมเดลบางแบบเหล่านี้และเรียนรู้ว่าอะไรที่ทำให้ดาวนิวตรอนทำเครื่องหมายได้
อ่านเพิ่มเติม:“ Jet-cocoon ไหลออกจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน: โครงสร้างโค้งแสงและฟิสิกส์พื้นฐาน”
