นักวิทยาศาสตร์ได้รับการวัดที่ดีที่สุด แต่มีขนาดและเนื้อหาของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งบรรจุสสารที่แปลกประหลาดและหายากที่สุดในจักรวาล
การวัดนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการสร้างบล็อคของธรรมชาติ - โปรตอนนิวตรอนและควาร์กที่เป็นส่วนประกอบขณะที่มันถูกบีบอัดภายในดาวนิวตรอนไปจนถึงความหนาแน่นล้านครั้งมากกว่าบนโลก
ดร. ท็อดสโตรเมเยอร์ของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดในเมืองกรีนเบลต์รัฐแมรี่แลนด์และเพื่อนร่วมงานของเขาอดัมวิลลาเรอัลนักศึกษาปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยแอริโซนานำเสนอผลลัพธ์เหล่านี้ในวันนี้ กองดาราศาสตร์ฟิสิกส์พลังงานสูงของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน
พวกเขากล่าวว่าการประมาณรัศมีที่ดีที่สุดของดาวนิวตรอนคือ 7 ไมล์ (11.5 กิโลเมตร) บวกหรือลบด้วยการเดินเล่นรอบ ๆ ไตรมาสฝรั่งเศส ดูเหมือนว่ามวลของดวงอาทิตย์จะอยู่ที่ 1.75 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ พวกเขาทำการวัดด้วย Rossi X-ray Timing Explorer และเก็บข้อมูล X-ray ที่เก็บไว้
ความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับรัศมีที่กำหนดมานานนั้นกำหนดความหนาแน่นและความดันภายในของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นสมการของรัฐที่เรียกว่า และนี่ก็เป็นตัวกำหนดว่าสสารชนิดใดที่มีอยู่ในดาวนิวตรอน เนื้อหานำเสนอการทดสอบที่สำคัญสำหรับทฤษฎีที่อธิบายถึงลักษณะพื้นฐานของสสารและพลังงานและความแข็งแรงของปฏิกิริยานิวเคลียร์
“ เราอยากจะจับสิ่งของที่ใจกลางดาวนิวตรอน” Strohmayer กล่าว “ แต่เนื่องจากเราไม่สามารถทำเช่นนี้ได้จึงเป็นเรื่องที่ดีที่สุดถัดไป ดาวนิวตรอนเป็นห้องปฏิบัติการจักรวาลและให้โอกาสเดียวที่จะเห็นผลกระทบของสสารที่ถูกบีบอัดในระดับดังกล่าว”
ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางของดาวฤกษ์หนึ่งที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ การตกแต่งภายในประกอบด้วยสสารภายใต้แรงที่อาจมีอยู่ในช่วงเวลาของบิกแบง แต่ไม่สามารถทำซ้ำได้บนโลก ดาวนิวตรอนในการประกาศในวันนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ชื่อ EXO 0748-676 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาว Volans หรือ Flying Fish ประมาณ 30,000 ปีแสงซึ่งมองเห็นได้จากท้องฟ้าใต้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่
ในระบบนี้ก๊าซจากดาวคู่หู“ ปกติ” พุ่งเข้าหาดาวนิวตรอนซึ่งถูกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง สิ่งนี้ก่อให้เกิดการระเบิดของเทอร์โมนิวเคลียร์บนพื้นผิวดาวนิวตรอนที่ส่องสว่างบริเวณนั้น การระเบิดดังกล่าวมักจะเปิดเผยอัตราการหมุนของดาวนิวตรอนผ่านการกะพริบในแสง X-ray ที่เปล่งออกมาซึ่งเรียกว่าการระเบิดแบบต่อเนื่อง (อ้างถึงรายการที่ 1 - 6 สำหรับแนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับกระบวนการนี้ภาพยนตร์และคำบรรยายโดยละเอียดสามารถพบได้ในคอลัมน์สีน้ำเงินทางด้านขวา)
นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบความถี่การสั่น 45 เฮิร์ตซซึ่งสอดคล้องกับอัตราการหมุนของดาวนิวตรอนที่ 45 ครั้งต่อวินาที นี่เป็นก้าวที่รวดเร็วสำหรับดาวนิวตรอนซึ่งมักจะเห็นการหมุนมากกว่า 300 ครั้งต่อวินาที
นักวิทยาศาสตร์คนต่อไปใช้ประโยชน์จากการสังเกตการณ์ EXO 0748-676 ด้วยดาวเทียม XMM-Newton ขององค์การอวกาศยุโรปตั้งแต่ปี 2545 นำโดยดร. ฌองคอตตัมแห่งนาซาก็อดดาร์ด ทีมงานของ Cottam ตรวจพบสเปคตรัมที่เปล่งออกมาจากก๊าซร้อนซึ่งคล้ายกับเส้นของรูปหัวใจ เส้นเหล่านี้มีคุณสมบัติสองอย่าง ก่อนอื่นพวกเขาเปลี่ยนจาก Doppler ซึ่งหมายความว่าพลังงานที่ตรวจพบนั้นเป็นค่าเฉลี่ยของแสงที่หมุนรอบดาวนิวตรอนซึ่งเคลื่อนที่ห่างจากเราและเข้าหาเรา ประการที่สองสายถูก redshifted แรงโน้มถ่วง ซึ่งหมายความว่าแรงโน้มถ่วงดึงแสงขณะที่พยายามหลบหนีออกจากภูมิภาคขโมยพลังงานไปเล็กน้อย
Strohmayer และ Villarreal พิจารณาว่าความถี่ 45 เฮิร์ตซ์และความกว้างของเส้นสังเกตจากการเลื่อนดอปเลอร์สอดคล้องกับรัศมีดาวนิวตรอนระหว่าง 9.5 และ 15 กิโลเมตรด้วยการประมาณที่ดีที่สุดที่ 11.5 กิโลเมตร ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ระเบิด Doppler ขยับและรัศมีก็คือความเร็วของก๊าซหมุนวนรอบพื้นผิวดาวขึ้นอยู่กับรัศมีของดาวและอัตราการหมุนรอบตัว ในสาระสำคัญการหมุนเร็วขึ้นสอดคล้องกับเส้นสเปกตรัมที่กว้างขึ้น (เทคนิคคล้ายกับวิธีการที่ตำรวจสามารถตรวจจับรถยนต์เร่งความเร็ว)
การตรวจวัดความโน้มถ่วง redshift ของทีมงาน Cottam นำเสนอการวัดครั้งแรกของอัตราส่วนมวลต่อรัศมีแม้ว่าจะไม่มีความรู้เรื่องมวลและรัศมี นี่เป็นเพราะระดับของการเปลี่ยนสีแดง (ความแข็งแกร่งของแรงโน้มถ่วง) ขึ้นอยู่กับมวลและรัศมีของดาวนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์บางคนได้ตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับการวัดนี้เพราะเส้นสเปกตรัมที่ตรวจพบนั้นแคบเกินไป ผลลัพธ์ใหม่เสริมสร้างการตีความ redshift ความโน้มถ่วงของเส้นสเปกตรัมของทีม Cottam (และอัตราส่วนรัศมีต่อมวล) เนื่องจากดาวฤกษ์ที่หมุนช้า ๆ สามารถผลิตเส้นที่ค่อนข้างแคบได้อย่างง่ายดาย
ดังนั้นเคยมีความมั่นใจมากขึ้นในเรื่องอัตราส่วนของรัศมีและตอนนี้รู้ถึงรัศมีแล้วนักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณมวลของดาวนิวตรอนได้ ค่าอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 2.3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์โดยมีค่าประมาณที่ดีที่สุดที่ 1.75 เท่าของมวลดวงอาทิตย์
ผลสนับสนุนทฤษฎีที่มีความสำคัญในดาวนิวตรอนใน EXO 0748-676 อัดแน่นจนโปรตอนและอิเล็กตรอนเกือบทั้งหมดถูกบีบให้เป็นนิวตรอนซึ่งหมุนรอบเป็นซุปเปอร์ฟลูอิดซึ่งเป็นของเหลวที่ไหลโดยไม่มีแรงเสียดทาน แต่เรื่องนี้ยังไม่แน่นจนควาร์กได้รับการปลดปล่อยเป็นดาวควาร์ก
“ ผลลัพธ์ของเราเริ่มต้นจากการบีบสมการสถานะของนิวตรอนดาวนิวตรอน” วิลลารีลกล่าว “ ดูเหมือนว่าสมการของรัฐที่ทำนายว่าดาวที่มีขนาดใหญ่มากหรือเล็กมากเกือบจะได้รับการยกเว้น บางทีน่าตื่นเต้นกว่านั้นคือตอนนี้เรามีเทคนิคการสังเกตการณ์ที่ควรอนุญาตให้เราวัดความสัมพันธ์ระหว่างมวลและรัศมีในดาวนิวตรอนอื่น ๆ ”
ภารกิจของนาซ่าที่เสนอเรียกว่า Constellation X-ray Observatory จะมีความสามารถในการตรวจวัด แต่มีความแม่นยำมากขึ้นสำหรับระบบดาวนิวตรอนหลายดวง
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
