รูปแบบพื้นผิวสำหรับโหมดแรงบิดที่แตกต่างกัน คลิกเพื่อดูภาพขยาย
การระเบิดครั้งใหญ่บนพื้นผิวของดาวนิวตรอนทำให้นักดาราศาสตร์ได้โอกาสในการมองเห็นภายในพื้นผิวคล้ายกับนักธรณีวิทยาที่เข้าใจโครงสร้างของโลกที่อยู่ใต้เท้าของเรา การระเบิดดังกล่าวทำให้ดาวนิวตรอนเปลี่ยนและส่งเสียงเหมือนระฆัง การสั่นสะเทือนนั้นส่งผ่านชั้นของความหนาแน่นแตกต่างกัน - เฉอะแฉะหรือแข็ง - เปลี่ยนรังสีเอกซ์ที่ไหลออก นักดาราศาสตร์คำนวณว่ามันมีเปลือกโลกที่หนากว่าประมาณ 1.6 กม. (1 ไมล์) ซึ่งเป็นการประมาณเชิงทฤษฎีที่ตรงกัน
ทีมนักวิทยาศาสตร์สหรัฐอเมริกา - เยอรมันจากสถาบัน Max Planck for Astrophysics และ NASA ใช้ Rossi X-ray Timing Explorer ในการประมาณความลึกของเปลือกโลกบนดาวนิวตรอนซึ่งเป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดในเอกภพ พวกเขาบอกว่าเปลือกโลกนั้นมีความลึกประมาณ 1.6 กิโลเมตรและแน่นหนาจนช้อนวัสดุนี้จะมีน้ำหนักประมาณ 10 ล้านตันบนโลก
การวัดนี้เป็นชนิดแรกที่ได้รับความอนุเคราะห์จากการระเบิดครั้งใหญ่บนดาวนิวตรอนในเดือนธันวาคม 2547 การสั่นสะเทือนจากการระเบิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบของดาว เทคนิคนี้คล้ายคลึงกับแผ่นดินไหวศึกษาจากคลื่นไหวสะเทือนจากแผ่นดินไหวและการระเบิดซึ่งเผยให้เห็นโครงสร้างของเปลือกโลกและการตกแต่งภายในของโลก
เทคนิคคลื่นไหวสะเทือนแบบใหม่นี้เป็นวิธีในการสำรวจการตกแต่งภายในของดาวนิวตรอนซึ่งเป็นสถานที่แห่งความลึกลับและการเก็งกำไร ความกดดันและความหนาแน่นนั้นรุนแรงมากที่นี่ซึ่งแกนกลางอาจปิดบังอนุภาคแปลก ๆ ที่คิดว่ามีอยู่ในช่วงเวลาของบิกแบงเท่านั้น
Dr Anna Watts ของสถาบัน Max Planck for Astrophysics in Garching ดำเนินการวิจัยนี้โดยความร่วมมือกับ Dr. Tod Strohmayer จากศูนย์การบินอวกาศ Goddard ของ NASA ใน Greenbelt รัฐแมริแลนด์
“ เราคิดว่าการระเบิดครั้งนี้เป็นดาวที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมาจริง ๆ แล้วก็เขย่าดาวและเริ่มมันดังก้องเหมือนระฆัง” Strohmayer กล่าว “ การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นจากการระเบิดถึงแม้จะเป็นลม แต่ก็ให้เบาะแสที่เฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับสิ่งที่วัตถุประหลาดเหล่านี้ทำขึ้นมา วงแหวนของดาวนิวตรอนขึ้นอยู่กับว่าคลื่นผ่านชั้นความหนาแน่นแตกต่างกันอย่างไรเช่นกระดิ่งหรือทึบเหมือนวงแหวน
ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางของดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายเท่า ดาวนิวตรอนมีมวลวัตถุประมาณ 1.4 เท่ามวลดวงอาทิตย์อัดแน่นในทรงกลมเพียงประมาณ 20 กิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์สองคนได้ตรวจสอบดาวนิวตรอนชื่อ SGR 1806-20 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 40,000 ปีแสงในกลุ่มดาวธนู วัตถุอยู่ในคลาสย่อยของดาวนิวตรอนที่มีแม่เหล็กสูงเรียกว่า magnetars
เมื่อวันที่ 27 ธันวาคม 2004 พื้นผิวของ SGR 1806-20 ประสบการระเบิดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่สว่างที่สุดเท่าที่เคยเห็นมาจากนอกระบบสุริยะของเรา การระเบิดที่เรียกว่า hyperflare เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในสนามแม่เหล็กอันทรงพลังของดาวซึ่งทำให้เปลือกโลกแตกซึ่งอาจก่อให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ เหตุการณ์ดังกล่าวถูกตรวจพบโดยหอสังเกตการณ์อวกาศหลายแห่งรวมถึง Rossi Explorer ซึ่งตรวจจับแสงเอ็กซ์เรย์ที่ปล่อยออกมา
Strohmayer และ Watts คิดว่าออสซิลเลชันเป็นหลักฐานของการสั่นสะเทือนระดับโลกภายในเปลือกโลกของดาว การสั่นสะเทือนเหล่านี้คล้ายคลึงกับคลื่น S- ที่สังเกตได้ในระหว่างเกิดแผ่นดินไหวบนพื้นโลกเช่นคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านเชือก การศึกษาของพวกเขาซึ่งสร้างจากการสังเกตการสั่นสะเทือนจากแหล่งนี้โดย Dr. GianLuca Israel แห่งสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติของอิตาลีพบว่ามีความถี่ใหม่หลายความถี่ในช่วงไฮเปอร์เปลว
Watts and Strohmayer ต่อมายืนยันการวัดของพวกเขาโดยใช้ Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager ของนาซ่าหอสังเกตการณ์แสงอาทิตย์ที่บันทึกไฮเปอร์มาแลร์และพบหลักฐานแรกสำหรับการแกว่งความถี่สูงที่ 625 Hz ซึ่งบ่งบอกถึงการเคลื่อนที่ของคลื่นในแนวตั้ง
ความอุดมสมบูรณ์ของความถี่ - คล้ายกับเสียงประสานตรงข้ามกับโน้ตเดี่ยวทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินความลึกของเปลือกดาวนิวตรอนได้ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบความถี่จากคลื่นที่เคลื่อนที่รอบเปลือกโลกของดาวฤกษ์และจากคลื่นความถี่ที่เคลื่อนที่ผ่านดาวฤกษ์ เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวนิวตรอนนั้นไม่แน่นอน แต่จากการประมาณ 20 กิโลเมตรทั่วเปลือกโลกจะลึกประมาณ 1.6 กิโลเมตร ตัวเลขนี้ขึ้นอยู่กับความถี่ที่สังเกตได้สอดคล้องกับการประมาณการทางทฤษฎี
การเกิดแผ่นดินไหวจากดาวแผ่นดินไหวถือเป็นสัญญาที่ดีสำหรับการพิจารณาคุณสมบัติของดาวนิวตรอนหลายชนิด Strohmayer และ Watts ได้วิเคราะห์ข้อมูล Rossi ที่เก็บถาวรจาก magnetar hyperflare หรี่ 1998 (จาก SGR 1900 +14) และพบความผันผวนของปากโป้งที่นี่ด้วยแม้ว่าจะไม่แข็งแรงพอที่จะกำหนดความหนาของเปลือกโลก
การระเบิดของดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ที่ตรวจพบในรังสีเอกซ์อาจเปิดเผยความลับที่ลึกกว่าเช่นธรรมชาติของสสารที่แกนกลางของดาว ความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นอย่างหนึ่งก็คือแกนกลางอาจมีควาร์กฟรี Quark เป็นหน่วยการสร้างของโปรตอนและนิวตรอนและภายใต้สภาวะปกตินั้นจะถูกรวมเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา การค้นหาหลักฐานสำหรับควาร์กฟรีจะช่วยในการทำความเข้าใจธรรมชาติที่แท้จริงของสสารและพลังงาน ห้องปฏิบัติการบนโลกรวมถึงเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ไม่สามารถสร้างพลังงานที่จำเป็นในการเปิดเผยควาร์กฟรี
“ ดาวนิวตรอนเป็นห้องทดลองที่ยอดเยี่ยมสำหรับการศึกษาฟิสิกส์ขั้นสุดยอด” วัตส์กล่าว “ เราชอบที่จะเปิดช่องว่าง แต่เนื่องจากอาจจะไม่เกิดขึ้นการสังเกตผลกระทบของสนามแม่เหล็กบนดาวนิวตรอนอาจเป็นสิ่งที่ดีที่สุดต่อไป”
แหล่งต้นฉบับ: Max Planck Society
