Bilim insanları “evrendeki en uç yıldızların hala atan kalplerinin” sırrını ortaya çıkarmış olabilir. Ekip, kuantum kasırgalarından oluşan bir çığın, pulsar adı verilen nötron yıldızlarının dönüşündeki bu “aksaklığa” neden olarak karmaşık ve karmaşık yörüngeler oluşturduğuna inanıyor.
Araştırma ekibi üyesi ve Hiroşima Üniversitesi profesörü Muneto Nitta, “Nötron yıldızlarının keşfinden bu yana yarım yüzyıldan fazla zaman geçti, ancak bunlar hâlâ tam olarak anlaşılamadı” dedi.
Araştırma ekibi, bu aksaklıkların gizemini çözmek için pulsarların 533 gözlemini inceledi. Aksaklıkların, güç yasası hesaplamalarıyla tutarlı bir “kuantum girdap ağı”ndan kaynaklandığını ve böylece önceki “nötron yıldızı aksaklığı” modellerinden farklı olarak “ek ayar” gerektirmeyen bir model geliştirdiklerini öne sürüyorlar.
Nötron yıldızları, büyük yıldızlar öldüğünde, nükleer füzyon için yakıtları bittiğinde ve kendi yerçekimi altında çöktüğünde doğarlar. Dış katmanları güçlü süpernova patlamalarıyla uçup gidiyor. Bu, kütlesi bir ila iki güneş kütlesi arasında olan bir yıldızın çekirdeğinin yaklaşık 20 kilometrelik bir çapa kadar çökmesine neden olur.
Bu çöküşün sonucunda elektronlar ve protonlar çarpışarak o kadar çok ve yoğun sayıda nötron üretirler ki, bunların Dünya’daki bir çorba kaşığının ağırlığı 1 milyar tonun üzerinde, yani Everest Dağı’nın ağırlığından fazla olur.
Yıldız çekirdeklerinin yok edilmesi aynı zamanda genç nötron yıldızlarının hızlı dönüşünden de sorumludur; bunların bazıları saniyede 700 devire kadar hızlara ulaşır. Bu açısal momentumun korunumu nedeniyle oluşur.
Son zamanlarda “ölü” nötron yıldızları veya pulsarlar, hızla dönerken kutuplarından radyasyon ışınları yaydıkları için titreşiyor gibi görünüyorlar. Pulsarlar, ışınları doğrudan Dünya’ya yönlendirildiğinde periyodik olarak daha parlak hale gelirler, bu da onların nabız atıyormuş gibi görünmesine neden olur (dolayısıyla adı). Bu nabız atışı, o kadar hassas bir “kalp atışı” ile karşılaştırılabilir ki, bu genç nötron yıldızları, Evrendeki olayların zamanlamasını ölçmek için pulsar zaman dizilerinde “kozmik kronometreler” olarak kullanılabilir.
Bununla birlikte, bazı nötron yıldızlarının zaman zaman “aksaklık” yaptığı, dönüşlerini kısaca hızlandırdığı ve böylece kalp atışlarının düzenliliğini bozduğu görülüyor. Bu “başarısızlıkların” nedeni gizemle örtülüyor.
Pulsar’daki aksaklıklar, Dünya’daki depremlere benzer bir modeli veya “güç yasasını” takip ediyor gibi görünüyor. Tıpkı düşük büyüklükteki depremlerin yüksek büyüklükteki depremlerden daha yaygın olması gibi, pulsarlarda düşük enerjili hatalar, yüksek enerjili hatalar ve aşırı hatalara göre daha yaygındır.
Nötron yıldızlarının “aksaklıklarıyla” ilişkili iki ana mekanizma vardır: Bir nötron yıldızının bağırsaklarını oluşturan süper akışkan çorbada mikroskobik kasırgalar gibi oluşan “yıldız depremleri” ve kuantum girdap “çığları”.
Kuantum girdapları, “yıldız depremleri”nden daha yaygın bir açıklama olarak kabul edilme eğilimindedir; çünkü her ne kadar ikincisi depremler gibi bir güç yasasını takip etse de, her türlü nötron yıldızı “aksaklıklarını” açıklamakta zorluk çekerler. Bununla birlikte, daha geniş çapta tanınmasına rağmen, bir nötron yıldızının yüzeyine ulaşıp onun dönüş hızını artırmasına neden olabilecek bir süperakışkan girdap çığına neyin sebep olabileceğine dair gerçek bir açıklama yok.
“Standart senaryoda, bir girdap çığının başarısızlıkların kökenini açıklayabileceğine inanılıyor. Sabitleme olmasaydı, bu, süper akışkanın birbiri ardına girdaplar salması ve dönüş hızının düzgün bir şekilde kontrol edilmesine olanak sağlaması anlamına gelirdi. Nitta, çığ ya da “aksaklık” olmayacağını açıklıyor.
Nitta, takım modelinin ek bir sabitleme mekanizmasına ihtiyaç duymadığını da sözlerine ekledi. Bu modelin yalnızca bir nötron yıldızının süperakışkan iç kısmından akan iki tür dalgadan oluşan bir yapıyı hesaba katması gerekir: hızlı hareket eden uzunlamasına bir dalga olan bir “P dalgası” ve bir “S dalgası” olan bir “S dalgası”. Daha yavaş hareket eden enine dalga.
“Bu yapıda tüm girdaplar her kümede birbirine bağlı olduğundan birer birer serbest bırakılamazlar. Bunun yerine, nötron yıldızının aynı anda çok sayıda girdap salması gerekiyor. Modelimizin kilit noktası bu,” diye devam etti Nitta. Takımın modeli, bir nötron yıldızının süperakışkan çekirdeğinin sabit bir hızda döndüğünü, ancak süperakışkan olmayan “düzenli” bir bileşen tarafından yavaşlatıldığını öne sürüyor. Sonuç, elektromanyetik darbeler ve küçük yerçekimsel dalgalar yayarak nötron yıldızının dönüş hızının yavaşlamasıdır.
Zamanla, hızlardaki fark artar, bunun sonucunda nötron yıldızının iç kısmı, açısal momentumu aktaran, normal bileşeni hızlandıran ve dönüş hızında bir artışa neden olan süperakışkan girdapları fırlatır; bu da yıldızın “aksaklıkları” olarak gözlemlenir. pulsar.
Ekip, nötron yıldızlarındaki süper akışkanlığın iki tipte olduğunu ve bu girdapların nasıl oluştuğunu açıkladığını öne sürüyor. Bir nötron yıldızının dış çekirdeğine hakim olan S dalgası süper akışkanları, tam sayı veya “tam sayı” dönüşlere sahip girdapların oluşumunu destekleyen nispeten sessiz bir ortam sağlar. Bununla birlikte, bir nötron yıldızının iç çekirdeğinde, p-dalgası aşırı akışkanlığı hakimdir ve yarı tamsayılı dönüş girdaplarını destekleyen aşırı koşullar yaratır.
Bu, bir tamsayı dönüşlü girdabın, p dalgasının hakim olduğu iç çekirdeğe girdikten sonra iki yarım tamsayılı girdaba bölüneceği anlamına gelir. Bu, boojum adı verilen süper akışkan bir yapı yaratacaktır. Bu yapılar aracılığıyla daha fazla yarı girdap yaratıldıkça ve bağlandıkça, girdap kümelerinin dinamikleri giderek daha karmaşık hale geliyor ve giderek daha karmaşık ve dolambaçlı modeller yaratıyor.
Ekip, modellerinin gerçek nötron yıldızlarının “aksaklık” enerjilerini yeniden üretmeye çok yaklaştığını gösteren simülasyonlar gerçekleştirdi.
“Argümanımız basit olmasına rağmen çok güçlü. İçerideki p-dalgası süperakışkanını doğrudan gözlemleyemesek de, onun varlığının mantıksal bir sonucu, simülasyondan elde edilen küme boyutlarının kuvvet kanunu davranışıdır. Bunu aksaklık enerjileri için karşılık gelen bir güç yasası dağılımına çevirmek, bunun gözlemlerle tutarlı olduğunu gösterdi,” dedi Nishogakusha Üniversitesi’nden ekip üyesi ve doçent Shigehiro Yasui.
“Nötron yıldızı çok özel bir cisim çünkü astrofiziğin üç alanı, nükleer fizik ve yoğun madde fiziği tek bir noktada buluşuyor. Davranışlarını ve süreçlerini doğrudan gözlemlemek çok zordur, bu nedenle bir nötron yıldızının iç yapısı ile bazı gözlemsel verileri arasında derin bir bağlantı kurmamız gerekiyor” diye tamamladı Yasui.
genel-22