Neutronske zvezde su neki od najekstremnijih objekata u univerzumu. Formirane od kolapsiranih jezgara supergigantskih zvezda, teže od našeg Sunca, a ipak su sabijene u sferu veličine grada.
Gusta jezgra ovih egzotičnih zvezda sadrže materiju zgnječenu u jedinstvena stanja koja ne možemo replicirati i proučavati na Zemlji. Zato je NASA u misiji da proučava neutronske zvezde i uči o fizici koja upravlja materijom u njima.
Daniel Reardon, postdoktorski istraživač pulsara i gravitacionih talasa na Tehnološkom univerzitetu Svinburn, zajedno sa svojim kolegama, pomogao je NASA-i u ovoj misiji. Koristili su radio signale sa brzorotirajuće neutronske zvezde da izmere njenu masu. Ovo je omogućilo naučnicima koji rade sa podacima NASA-e da izmere poluprečnik zvezde, što je zauzvrat dalo najpreciznije informacije o čudnoj materiji unutra.
Materija u jezgru neutronskih zvezda je čak gušća od jezgra atoma. Kao najgušći stabilan oblik materije u univerzumu, ona je zgnječena do svoje granice i na ivici kolapsa u crnu rupu. Razumevanje kako se materija ponaša u ovim uslovima je ključni test naših teorija fundamentalne fizike.
NASA-ina misija Neutronske zvezde Interior Composition EkploreR (NICER) pokušava da reši misterije ove ekstremne materije. NICER je rendgenski teleskop na Međunarodnoj svemirskoj stanici. On detektuje rendgenske zrake koji dolaze iz vrućih tačaka na površini neutronskih zvezda gde temperature mogu dostići milione stepeni. Naučnici modeliraju vreme i energiju ovih rendgenskih zraka kako bi mapirali vruće tačke i odredili masu i veličinu neutronskih zvezda.
Jedna od NICER-ovih primarnih meta je neutronska zvezda nazvana PSR J0437-4715, koja je najbliži i najsjajniji pulsar od milisekunde. Pulsar je neutronska zvezda koja emituje snopove radio talasa koje posmatramo kao puls svaki put kada se neutronska zvezda rotira. Ovaj određeni pulsar rotira 173 puta u sekundi.
Tim koji radi sa NICER podacima suočio se sa izazovom za ovaj pulsar. Rendgenski zraci koji dolaze iz obližnje galaksije otežali su precizno modeliranje vrućih tačaka na površini neutronske zvezde. Na sreću, Reardon i njegov tim uspeli su da koriste radio talase da pronađu nezavisno merenje mase pulsara. Bez ove ključne informacije, tim ne bi mogao da povrati tačnu masu.
Da bi izmerili masu neutronske zvezde, oslanjaju se na efekat opisan Ajnštajnovom teorijom opšte relativnosti, nazvan Šapirovo kašnjenje. Masivni i gusti objekti kao što su pulsari – iu ovom slučaju njena zvezda pratilac, beli patuljak – iskrivljuju prostor i vreme. Kada impulsi iz pulsara putuju do nas kroz komprimovani prostor-vreme koji okružuje belog patuljka, oni se odlažu mikrosekundama.
Izračunali su da je masa ovog pulsara tipična za neutronsku zvezdu, 1,42 puta veću od mase našeg Sunca. Naučnici koji su radili sa NICER podacima tada su mogli da odrede geometriju rendgenskih vrućih tačaka i izračunaju da je poluprečnik neutronske zvezde 11,4 kilometra. Ovi rezultati daju najprecizniju tačku sidrenja do sada pronađene za jednačinu stanja neutronske zvezde na srednjim gustinama.
Naša nova slika već isključuje najmekše i najtvrđe jednačine stanja neutronske zvezde. Naučnici će nastaviti da dekodiraju tačno šta to znači za prisustvo egzotične materije u unutrašnjim jezgrama neutronskih zvezda.
Ovi novi podaci dodaju modelu unutrašnjosti neutronske zvezde koji je takođe bio obavešten posmatranjem gravitacionih talasa neutronskih zvezda u sudaru i povezane eksplozije koja se zove kilonova. Murriiang ima dugu istoriju pomaganja u misijama NASA-e i čuveno je korišćen kao primarni prijemnik snimaka za većinu Apolo 11 šetnje po Mesecu. Sada su koristili ovaj ikonski teleskop da „odmere” fiziku unutrašnjosti neutronskih zvezda, unapređujući naše fundamentalno razumevanje univerzuma.
