Eine neue Simulation von Neutronensternen deutet darauf hin, dass sie möglicherweise nicht so glatt sind wie vorhergesagt. Die sich schnell drehenden exotischen Körper können bedeutende topologische Merkmale wie Berge aufweisen. Diese „Klumpen“ auf der Oberfläche des Sterns können Schwankungen in der Raumzeit verursachen, da die Variation des riesigen Gravitationsfeldes bei jedem Spin variiert. Diese Fluktuation kann Gravitationswellen erzeugen, die sich in den Kosmos ausbreiten und hier auf der Erde nachgewiesen werden können…
Neutronensterne sind die Überreste massereicher Sterne, nachdem sie als Supernovae explodiert sind. Zurück bleibt der dichte Kern, der sich schnell dreht und nur aus Neutronen besteht. Sie haben immense Gravitationsfelder und sollen so viel Masse wie unsere Sonne haben, aber nur 20 Kilometer im Durchmesser. Da sie den Drehimpuls ihres massiven Vorgängers der Sonne erhalten, da sie so klein sind, wird erwartet, dass sie sich Hunderte Male pro Sekunde drehen.
Aber wie können diese seltsamen Objekte entdeckt werden? Nun, zum einen können sie als stark strahlende Pulsare (oder möglicherweise „ Magnetare “), die einen Strahlungsstrahl an der Erde vorbeiblitzen lassen, während sie sich wie ein Leuchtturm drehen, Strahlen hochenergetischer Photonen, die von den Polen des Neutronensterns emittiert werden. Aber was ist mit der Wirkung, die sie auf die Raumzeit haben? Können diese massiven Körper Gravitationswellen erzeugen? (Anmerkung: Eine Gravitationswelle ist eine völlig andere Kreatur als eine atmosphärische “ Schwerewelle '.)
Um sich die Szene vorzustellen: Stellen Sie sich vor, Sie drehen einen perfekt kugelförmigen Ball in einem Schwimmbecken. Wenn der Ball vollkommen stationär ist (nicht auf und ab wippt und nicht driftet), sich nur um seine Achse dreht, sind keine Wellen im Becken zu sehen. Daher wird kein Instrument, das Wellen im Pool misst, das Vorhandensein des sich drehenden Balls erkennen. Drehen Sie nun ein nicht kugelförmiges Objekt (wie einen Rugbyball oder einen American Football) im Pool. Wenn sich dieses Objekt dreht, erzeugen die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche (d. h. die spitzen Enden) bei jeder Umdrehung des unregelmäßigen Objekts eine Welle. Das Ripple-Instrument erkennt das Vorhandensein des Balls im Becken.
Dies ist das Problem, mit dem Wissenschaftler konfrontiert sind, die versuchen, Gravitationswellen von Neutronensternen nachzuweisen. Wenn es sich um glatte Objekte (vielleicht kugelförmig oder durch den Spin leicht abgeflacht) handelt, können sie in der Raumzeit keine Wellen erzeugen und können daher nicht erkannt werden. Handelt es sich hingegen um unregelmäßig geformte, sich drehende Körper mit Inhomogenitäten (Klumpen oder „Bergen“) an der Oberfläche, können Gravitationswellen erzeugt werden. Der Klumpen wird bei jeder Drehung eine Raumzeitschwankung ausfegen. Das ist in Ordnung, aber sind Neutronensterne klumpig?
Nun, die Aussichten sind nicht sehr gut. Die Raumzeit-„Wellen“-Detektoren zur Beobachtung von Gravitationswellen haben bisher keine Anzeichen dieser sich schnell drehenden Neutronensterne entdeckt. Dies könnte entweder bedeuten, dass die von uns verwendete Technologie nicht empfindlich genug ist, um Gravitationswellen zu erkennen, oder dass Neutronensterne von Natur aus glatt sind und keine Gravitationswellen erzeugen können.
Matthias Vigelius und Andrew Melatos, Forscher der University of Melbourne in Australien, glauben, dass sie neue Hoffnung haben, dass einige Arten von Neutronensternen entdeckt werden könnten, da sie von Natur aus klumpig sind. Mit einer neuen Computermodellierungstechnik glaubt das Paar, dass selbst eine kleine Variation in der Neutronensternoberfläche nachweisbare Gravitationswellen erzeugen wird. Aber wie entstehen diese Klumpen? Sterne entwickeln sich oft als Teil eines Doppelsternsystems (d. h. zwei Sterne, die einen gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen). Sollte einer als Supernova sterben und einen Neutronenstern zurücklassen, wird das intensive Gravitationsfeld seinen Begleitstern seiner Gase berauben. Wenn das Gas in den Neutronenstern geleitet wird, wird das starke Magnetfeld dem einströmenden Gas strukturelle Unterstützung geben und ein Elektron-Proton-Gemisch aus überhitztem Plasma erzeugen, das auf der Oberfläche des Neutronensterns sitzt. Die Klumpen, die sich an den Magnetpolen des Neutronensterns bilden, werden ein langlebiges Merkmal sein, das bei jeder Drehung um den Stern kreist. Vigelius und Melatos glauben, dass Detektoren wie das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in der Lage sein könnten, diese charakteristische Signatur eines unregelmäßig geformten Neutronensterns zu erkennen…. rechtzeitig.
Bisher wurden diese „klumpigen“ Neutronensterne nicht entdeckt, aber durch fortgesetzte Beobachtung (Belichtungszeit) hofft man, dass erdbasierte Gravitationswellen-Observatorien das Signal schließlich empfangen können.
Quelle: RAS , Neuer Wissenschaftler
