ستارگان نوترونی اجرام فوق العاده فشرده ای هستند که می توانند پس از مرگ یک ستاره تشکیل شوند. با این حال، اطلاعات کمی در مورد فضای داخلی آنها وجود دارد. از زمان کشف آنها، دانشمندان در تلاش برای رمزگشایی ساختار آنها بوده اند.

از آنجایی که به سختی می توان آنها را در آزمایشگاه روی زمین تکرار کرد، بزرگترین مانع شبیه سازی شرایط شدید درون ستاره های نوترونی است. در نتیجه، مدل‌های متعددی وجود دارد که در آنها ویژگی‌های مختلفی مانند دما و چگالی با استفاده از معادلات به اصطلاح حالت تعریف می‌شوند. این معادلات تلاش می کنند تا ساختار ستاره های نوترونی را از سطح ستاره تا هسته داخلی مشخص کنند.

اکنون فیزیکدانان در دانشگاه گوته فرانکفورت موفق شده اند قطعات مهم دیگری را به پازل اضافه کنند. آنها بیش از یک میلیون معادله حالت ایجاد کرده اند که محدودیت های تعیین شده توسط داده های به دست آمده از فیزیک هسته ای نظری از یک سو و مشاهدات نجومی از سوی دیگر را برآورده می کند.

هنگامی که فیزیکدانان معادلات حالت را ارزیابی کردند، چیز شگفت انگیزی یافتند: "نور" ستاره های نوترونی (با جرم کمتر از حدود 1.7 جرم خورشیدی) به نظر می رسد گوشته ای نرم و هسته ای سفت داشته باشند، در حالی که ستارگان نوترونی "سنگین" (با جرم های بزرگتر از 1.7 جرم خورشیدی) در عوض دارای یک گوشته سفت و یک هسته نرم هستند.

پروفسور لوچیانو رزولا گفت، این نتیجه بسیار جالب است زیرا اندازه گیری مستقیمی از تراکم پذیر بودن مرکز ستارگان نوترونی به ما می دهد. ستاره های نوترونی کمی شبیه پرلین های شکلاتی رفتار می کنند: ستارگان نورانی شبیه آن ها هستند شکلات با یک فندق در مرکز آنها که توسط شکلات نرم احاطه شده است، در حالی که ستاره های سنگین را می توان بیشتر شبیه شکلات هایی در نظر گرفت که یک لایه سخت حاوی یک پر کردن نرم است.

سرعت صوت برای این بینش بسیار مهم است. این معیار کمی، که بر میزان سفت یا انعطاف‌پذیری ماده متکی است، سرعتی را که در آن امواج صوتی حرکت در داخل یک آیتم در زمین، ذخایر نفتی یافت می شود، و فضای داخلی سیاره با استفاده از سرعت صوت کاوش می شود.

دانشمندان همچنین می‌توانند با مدل‌سازی معادلات حالت، ویژگی‌های اضافی و قبلاً کشف نشده ستاره‌های نوترونی را شناسایی کنند. برای مثال، به احتمال زیاد شعاع آنها تنها 12 کیلومتر است، صرف نظر از جرمشان. دور آنها با فرانکفورت یکسان است.

نویسنده دکتر کریستین ایکر توضیح می دهد: "مطالعه عددی گسترده ما نه تنها به ما امکان می دهد تا شعاع و حداکثر جرم ستارگان نوترونی را پیش بینی کنیم، بلکه محدودیت های جدیدی را برای تغییر شکل پذیری آنها در سیستم های دوتایی تعیین کنیم، یعنی اینکه آنها چقدر یکدیگر را از طریق خود منحرف می کنند. میدان های گرانشی. این بینش ها به ویژه برای مشخص کردن معادله ناشناخته حالت با مشاهدات نجومی آینده و تشخیص امواج گرانشی از ادغام ستارگان مهم خواهند بود.

مراجع مجله:

1. سینان آلتیپارمک، کریستین ایکر، لوسیانو رزولا: در مورد سرعت صدا در ستاره های نوترونی. مجلات Astrophysical Journal (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
2. کریستین ایکر و لوچیانو رزولا: توصیفی کلی و مستقل از مقیاس از سرعت صوت در ستارگان نوترونی. مجلات Astrophysical Journal (2022) DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674