Undersøgelsen af ’Starquakes’ (som jordskælv, men i stjerner) lover at give os vigtige nye indsigter i egenskaberne ved neutronstjerner (de sammenbrudte rester af massive stjerner), ifølge ny forskning ledet af University of Bath i Storbritannien.
Sådanne udforskninger har potentialet til at udfordre vores nuværende tilgange til at studere nukleare stoffer med vigtige virkninger for fremtiden for både nuklear fysik og astronomi. På længere sigt kan der også være konsekvenser inden for sundhed, sikkerhed og energi.
Værdien af at studere asteroseismologi – da disse vibrationer og fakler er kendt – er der kommet ud af forskning udført af et internationalt team af fysikere, der inkluderer Dr. David Tsang og Dr. Duncan Neill fra Department of Physics i Bath, sammen med kolleger fra Texas A&M og University of Ohio.
Holdets undersøgelse, der blev offentliggjort i Fysisk gennemgang cundersøger, hvordan asteroseismologi i neutronstjerner kan teste forudsigelser om nukleare stoffer.
Forskerne fandt, at måling af disse jordskælv fra Jorden ved hjælp af kraftfulde teleskoper giver detaljerede oplysninger om, hvad der sker inde i en neutronstjerne. Dette hjælper med at teste og validere en teori kaldet chiral effektiv feltteori, som igen er nøglen til at forbedre vores forståelse af universet og fremme den måde, vi lever på vores planet.
Et centralt mål for nutidens nukleare forskere er at uddybe deres forståelse af egenskaber og adfærd ved nuklear stof, såsom protoner og neutroner. Denne raffinerede forståelse er afgørende for at forbedre deres viden om universets grundlæggende byggesten og de kræfter, der styrer dem.
“Vores fund lover at tilføje eller ændre de værktøjer, der bruges af nukleare fysikere, og bringe astronomi og nuklear fysik tættere sammen,” sagde hovedforfatter, postdoktorisk forsker Dr. Neill.
“Disse resultater klart gør den betydning, som astronomiske observationer kunne have for nuklear fysik, hvilket hjælper med at forbinde forskningsområder, der traditionelt har været adskilt.”
Ved at hjælpe udviklingen af nuklear teori bidrager resultaterne fra denne undersøgelse til bestræbelser, der til sidst kan give fordele for sundheds-, sikkerheds- og energiløsninger på følgende måder:
- Sundhed: Ved forbedring af teknikker som strålebehandling og diagnostisk billeddannelse
- National sikkerhed: Ved at sikre sikker og sikker vedligeholdelse og udvikling af atomvåben
- Atomenergi: Ved at hjælpe med udviklingen af sikker og effektiv atomenergi, hvilket fører til forbedrede atomreaktorer og potentielt nye energikilder
Betydningen af StarQuakes i neutronstjerner
Neutronstjerner er de døde rester af massive stjerner, der har brændt gennem alt deres brændstof. Disse genstande kollapser under deres egen tyngdekraft og bliver kompakte genstande, der indeholder det tætteste stof i universet.
Disse ekstreme forhold betyder, at egenskaberne ved stof inde i dem kan give nøgleinformation om den grundlæggende karakter af stof, som ikke kan opnås ved at studere stof i jordbundne eksperimenter.
På nuværende tidspunkt er en af de mest populære teknikker til modellering af nukleare stoffer under ekstreme forhold en metode kaldet “chiral effektiv feltteori.” Som med enhver teori er det vigtigt at teste sine forudsigelser for at kontrollere, at det er i overensstemmelse med reel fysik.
Imidlertid er det meget udfordrende at måle neutronstjerner, som er utroligt langt væk, meget udfordrende. På grund af disse udfordringer fokuserer forskere ofte på at studere deres grundlæggende, store karakteristika snarere end de finere detaljer. Som et resultat er det svært at grundigt teste specifikke videnskabelige teorier om neutronstjerner.
“Vi foreslår, at asterosismologi i den nærmeste fremtid kunne bruges til at opnå granulær detalje om stof inde i neutronstjerner, og dermed tester teorier som chiral effektiv feltteori,” sagde Dr. David Tsang, medforfatter til undersøgelsen.
Duncan Neill tilføjede, “De asterosismiske teknikker, vi foreslår, har fordelen ved at bruge instrumenter, der allerede er i drift, hvilket giver nye applikationer til eksisterende teleskoper og udvider værktøjerne til nuklear fysik uden at kræve dyre nye udviklinger.
“Efterhånden som dette arbejde udvikler sig, kan vi opleve, at vi er i stand til at bruge asteroseismologi til at finde ud af materialerne ved forskellige densiteter inden for neutronstjerner, hvilket giver astronomi mulighed for I asteroseismologi ved Bath, se, hvor meget det kunne fortælle os. “