Stelele neutronice, cele mai dense obiecte cosmice din univers, sunt ceea ce rămâne în urma stelelor masive care au explodat sub formă de supernove. Studiile recente sugerează că deformările non-axiale ale crustei acestor stele – denumite „munții stelelor de neutroni” – ar putea genera unde gravitaționale continue.
Aceste unde, care ar putea fi detectate cu ajutorul instrumentelor de precizie precum LIGO, oferă o oportunitate unică de a explora structura și compoziția acestor stele, testând totodată limitele legilor fundamentale ale fizicii.
Acest studiu a fost publicat într-un articol în revista Physical Review D, în care se discută implicațiile științifice ale acestor descoperiri și viitorul cercetării undelor gravitaționale.
Ce sunt stelele de neutroni? Cea mai densă materie din univers
Stelele de neutroni sunt reziduurile incredibil de dense ale stelelor masive care au explodat sub formă de supernove. Aceste „stele moarte” sunt de un trilion de ori mai dense decât plumbul, ceea ce le face cele mai dense obiecte cunoscute, cu excepția găurilor negre. Cu toate acestea, structura lor rămâne o enigmă.
Într-un studiu recent publicat în revista Physical Review D, o echipă de teoreticieni în fizica nucleară de la Universitatea Indiana explorează ipoteza existenței „munților” pe suprafața stelelor neutronice și relația acestora cu undele gravitaționale produse de deformările lor.
Munți pe stelele de neutroni?
Contrar imaginii obișnuite a munților de pe Terra, munții de pe stelele de neutroni ar fi mai degrabă niște anomalii ale crustei, denumite deformări non-axiale. Acestea sunt cauzate de tensiuni într-o crustă extrem de subțire, comparabilă cu o coajă de ou, care învelește un interior format aproape exclusiv din neutroni.
Această analogie sugerează că structurile crustei pot fi similare cu cele observate pe alte corpuri din sistemul solar, precum liniile rectilinii de pe Europa (satelitul lui Jupiter) sau „dungile de tigru” de pe Enceladus (satelitul lui Saturn). Deși asemănătoare, aceste structuri sunt modelate de procese fizice diferite, din cauza densității și gravitației imense a stelelor de neutroni.
Cum produc munții stelelor de neutroni unde gravitaționale?
Rotirea rapidă a unei stele de neutroni deformate poate genera unde în structura spațiu-timpului, cunoscute sub numele de unde gravitaționale. Aceste unde au fost prezise de teoria relativității generale a lui Einstein și au fost detectate pentru prima dată în 2015 de către Observatorul LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).
Spre deosebire de undele gravitaționale generate de coliziunile spectaculoase între găuri negre sau stele neutronice, cele produse de munții de pe stelele de neutroni ar fi continue și mult mai slabe. Acest tip de semnal, numit unde gravitaționale continue, necesită instrumente extrem de sensibile pentru a fi detectat.
Căutând unde gravitaționale cu LIGO
LIGO și alte observatoare similare sunt calibrate pentru a detecta aceste oscilații extrem de slabe și precise. Analizând frecvențele și proprietățile semnalelor, oamenii de știință pot descifra indicii despre structura și compoziția stelelor neutronice.
Dacă aceste unde ar fi detectate, ele ar putea confirma ipoteza deformărilor de pe suprafața stelelor de neutroni și ar putea ajuta la înțelegerea acestor obiecte cosmice care ascund încă multe mistere. Studiile sugerează că materialul crustei este anizotrop, ceea ce înseamnă că proprietățile sale fizice variază în funcție de direcție. Această caracteristică ar putea amplifica deformările la viteze de rotație mari.
LIGO
Implicațiile științifice
Detectarea undelor gravitaționale continue ar deschide o fereastră complet nouă pentru explorarea universului. Aceste semnale ne-ar permite să investigăm stelele de neutroni, cele mai dense obiecte în afara găurilor negre, și să testăm limitele legilor fundamentale ale fizicii.
Mai mult, aceste studii pot oferi informații despre structura internă a acestor stele și despre procesele fizice care le modelează. Ele ar putea, de asemenea, să îmbunătățească înțelegerea materiei în condiții extreme, cum ar fi densitățile și presiunile imposibil de obținut pe Pământ.
Viitorul cercetării undelor gravitaționale
Pe măsură ce tehnologia avansează, sensibilitatea instrumentelor precum LIGO se va îmbunătăți, permițând detectarea unor semnale din ce în ce mai slabe. Primele detectări ale undelor gravitaționale continue ar putea fi iminente și ar putea schimba radical înțelegerea noastră despre universul întreg.
Dacă vor fi descoperite, primele semnale ale undelor gravitaționale generate de „munții de pe stelele de neutroni” ar fi mai mult decât o descoperire științifică; ele vor fi pași către descifrarea unor mistere fundamentale și vor reprezenta o nouă cale de a privi universul dintr-o perspectivă nouă.
Imagine generată cu IA