Ο φλοιός στα άστρα νετρονίων είναι 10 δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερος από το ατσάλι

Πηγή: New Scientist, 14 Απριλίου 2009

Σύμφωνα με νέες προσομοιώσεις ο φλοιός στα άστρα νετρονίων είναι 10 δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερος από τον χάλυβα. Αυτό κάνει την επιφάνεια αυτών των υπέρπυκνων άστρων αρκετά σκληρή για να υποστηρίξει κυρτές καμπύλες μεγάλης διάρκειας ζωής, που θα μπορούσαν να παράγουν βαρυτικά κύματα ανιχνεύσιμα από πειράματα στη Γη.

Ένα άστρο νετρονίων είναι ότι απέμεινε από τον πυρήνα μετά την υπερκαινοφανή έκρηξη ενός άστρου σχετικά μεγάλης μάζας. Είναι εξαιρετικά πυκνό, με μια μάζα σχεδόν σαν του Ήλιου μας και με ένα όγκο διαμέτρου 20 χιλιομέτρων περίπου, που περιστρέφεται μερικές εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο.

Λόγω της εξαιρετικά μεγάλης βαρύτητας και της ταχύτητας περιστροφής του, ένα άστρο νετρονίων θα μπορούσε ενδεχομένως να προκαλέσει μεγάλους κυματισμούς στη δομή του χώρου - αλλά μόνο αν η επιφάνεια του περιέχει ανωμαλίες ή άλλες ατέλειες πχ κυρτώσεις, που θα την έκανε ασύμμετρη.

Έχουν προταθεί ορισμένοι μηχανισμοί για να δημιουργηθούν αυτές οι προεξοχές. Για παράδειγμα, τα άστρα νετρονίων θα μπορούσαν να καταβροχθίσουν υλικό από ένα συνοδό άστρο. Οι κυρτώσεις θα μπορούσαν επίσης να δημιουργηθούν πάνω από τις πιο θερμές περιοχές ενός τέτοιου άστρου.

Θεωρητικά, αυτές οι κυρτώσεις (εξογκώματα) θα μπορούσαν να είναι σταθερά στην εξωτερική επιφάνεια του άστρου. Ένα άστρο νετρονίων πιστεύεται ότι αποτελείται από μια σούπα νετρονίων που καλύπτεται με ένα στερεό φλοιό. Ο φλοιός μάλιστα αποτελείται από κρυστάλλους ατόμων πλούσιων σε νετρόνια.

"Όμως ένας από τους μεγάλους αγνώστους σε όλες τις εργασίες είναι η αντοχή του φλοιού. Μπορεί να υποστηρίξει ένα όρος ή θα καταρρεύσει ο φλοιός κάτω υπό το βάρος του;" λέει ο Charles Horowitz του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα στο Bloomington.

Λίγα ελαττώματα

Επειδή τα εργαστηριακά πειράματα δεν μπορούν να αναπαραγάγουν τις ακραίες συνθήκες για την επιφάνεια ενός αστέρα νετρονίων, οι αστρονόμοι έχουν αποδεχθεί ότι η αντοχή του φλοιού θα είναι παρόμοια με αυτή των ισχυρότερων ουσιών πάνω στη Γη.

Όμως, στις νέες προσομοιώσεις, ο Horowitz και ο Kai Kadau του Εθνικού Εργαστηρίου στο Λος Άλαμος δείχνουν ότι ο φλοιός ενός αστέρα νετρονίων είναι πολύ ισχυρότερος.

Υλικά όπως ο βράχος και ο χάλυβας σπάνε γιατί οι κρύσταλλοι τους έχουν κενά και άλλα ελαττώματα που συνδέονται με τη δημιουργία ρωγμών. Όμως, οι τεράστιες πιέσεις στα αστέρια νετρονίων συμπιέζουν πολλές από αυτές τις ατέλειες.

Και το γεγονός αυτό παράγει εξαιρετικά καθαρούς κρυστάλλους που είναι πιο δύσκολο να σπάσουν. Ένας κύβος από τον φλοιό του άστρου νετρονίων μπορεί να παραμορφωθεί κατά 20 φορές περισσότερο από ότι ένας κύβος από ανοξείδωτο χάλυβα, πριν να σπάσει.

Σημείο διάρρηξης

Όμως τα άτομα σε ένα φλοιό του άστρου νετρονίων έλκονται μαζί πολύ περισσότερο από ό,τι στον χάλυβα, έτσι ώστε να δέχεται 10 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη πίεση πριν να φτάσει στο σημείο διάρρηξης, τονίζει ο Horowitz .

Ο Benjamin Owen του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια λέει ότι οι προσομοιώσεις επιβεβαιώνουν τις προηγούμενες υποψίες ότι ο φλοιός των άστρων νετρονίων θα μπορούσε να είναι ισχυρότερος από ότι οι αστρονόμοι είχαν εκτιμήσει. "Αυτός είναι ο πρώτος αναλυτικός υπολογισμός", λέει.

Ο ανθεκτικότερος φλοιός των άστρων νετρονίων μπορεί να σημαίνει ότι υποστηρίζει μια μεγαλύτερη προεξοχή από ό,τι πιστεύαμε πριν - ένα "όρος" θα μπορούσε να ανέβει κατά 10 εκατοστά πάνω από την επιφάνεια, πιάνοντας μια έκταση πολλών χιλιομέτρων.

Ισχυρότερο σήμα

Αφού το μέγιστο ύψος του 'βουνού΄ σε ένα αστέρι νετρονίων είναι πλέον 10 φορές μεγαλύτερο, θα μπορούσε να παράγει κύματα βαρύτητας 100 φορές μεγαλύτερης ενέργειας από αυτή που είχε υπολογισθεί προηγουμένως. Κάτι που θα μπορούσε να αυξήσει την πιθανότητα κάποια επίγεια πειράματα, όπως το Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων με συμβολόμετρο λέιζερ ή LIGO, να πιάσουν σήματα τέτοιων κυμάτων, πρόσθεσε.

Οι προσομοιώσεις θα μπορούσαν επίσης να ρίξουν φως στους αστροσεισμούς, που ενεργοποιούνται όταν έντονα μαγνητικά πεδία σχίζουν το φλοιό ενός αστέρα νετρονίων. Ένας ισχυρότερος φλοιός σημαίνει ότι αυτοί οι σεισμοί μπορεί να παράγουν ακόμη πιο ενεργητικές εκλάμψεις ακτίνων γάμμα και βαρυτικά κύματα.