Представете си, че се опитвате да изучавате обект, отдалечен на светлинни години, който има по-малко от 20 километра в диаметър. Обектът е толкова плътен, че е направен от материал, който не може да съществува естествено на Земята. Това е предизвикателството, пред което са изправени астрономите, когато изучават неутронни звезди, така че трябва да измислят гениални начини да го направят. Наскоро екип разбра как да ги изучава, използвайки силата на резонанса.
Резонансът възниква, когато енергията се подава на система близо до честотата на собствените трептения на обекта. Например, ако искате да направите люлка висока, не можете просто да изпомпвате краката си с всякаква скорост. Трябва да настроите нещата така, че да сте в синхрон с естественото движение на люлката. Направете го правилно и наистина можете да задействате замаха. Резонансът се използва във всякакви неща, от приемника на мобилния ви телефон до басейните с вълни в увеселителния парк.
Несравнимата Ела Фицджералд пее нота за разбиване на стъкло в реклама от 70-те години. Кредит: Memorex на 50
Може би най-известната демонстрация на резонанс е рекламата на Memorex от 70-те години на миналия век, където джаз певицата Ела Фицджералд пееше високо C толкова силно и чисто, че можеше да разбие чаша за вино. Бележката на Ела беше достатъчно близка до естествената честота на стъклото, за да вибрира достатъчно силно, за да се разбие стъклото. Това по същество е методът, който екипът използва, но вместо звук, изследването разчита на гравитационни вълни, за да направи разбиването.
Когато две неутронни звезди обикалят близо една около друга, гравитационното привличане между тях може да доведе до леко огъване на повърхността на тези звезди. Ако скоростта на това огъване е в синхрон с естествената честота на звездата, огъването нараства до степен, че повърхността на неутронната звезда се напуква, подобно на начина, по който се разбива чаша за вино. Когато повърхността се напука, звездата излъчва ярък изблик от гама лъчи. Ефектът е известен като Resonant Shattering Flare. Можем да наблюдаваме тези гама-лъчи всеки път, когато повърхността се разбие.
Неутронните звезди в близост до орбита създават гравитационни вълни. Кредит: R. Hurt/Caltech-JPL
Разбира се, неутронните звезди могат да излъчват гама-лъчи и по други причини. Така че, за да се определи кои изригвания са от резонанс, екипът предлага да разгледаме и гравитационните вълни. Неутронните звезди в тясна орбита излъчват гравитационни вълни, докато се спират все по-близо една до друга. Честотата на тези гравитационни вълни може да каже на астрономите честотата, с която повърхността на неутронната звезда се огъва. Комбинацията от наблюдения на гама-лъчи и гравитационни вълни би позволила на астрономите да определят резонансната честота на неутронната звезда.
Както посочва екипът, това ще позволи на астрономите да разберат това, което е известно като енергия на симетрия на ядрения материал. Това се отнася до съотношението на протони и неутрони в ядрото на атома и чрез изучаване на енергията на симетрия астрономите биха могли по-добре да разберат вътрешността на неутронните звезди.
справка:Нийл, Дънкан, Уилям Г. Нютон и Дейвид Цанг. “ Резонансни разбиващи се изригвания като мултимедийни сонди на енергията на ядрената симетрия .'Месечни известия на Кралското астрономическо дружество(2021): stab764.
