Уявіть: ви намагаєтесь дослідити об’єкт, що лежить на відстані кількох світлових років, діаметр якого менше 20 кілометрів. Об’єкт такий щільний, що зроблений із матеріалу, який не може існувати природним чином на Землі. З цим завданням стикаються астрономи при вивченні нейтронних зір, тому їм доводиться розробляти геніальні способи, щоб досліджувати такі небесні тіла. Нещодавно група науковців придумала, як їх можна вивчати, використовуючи явище резонансу.
Резонанс виникає, коли система отримує енергію зовні на частотах близьких до частоти власних коливань об’єкта. Наприклад, якщо ви хочете розгойдатися високо на гойдалці, ви не можете просто піднімати й опускати ноги на будь-якій швидкості. Вам треба синхронізувати рухи ніг із природним рухом гойдалки. Робіть це правильно, і ви зможете високо підняти гойдалку. Резонанс використовують у багатьох речах і процесах, від приймача на мобільному телефоні до басейнів із хвилями в парку розваг.
Мабуть, найвідомішою демонстрацією резонансу є рекламний ролик1970-х років «Меморекс», де джазова співачка Елла Фіцджеральд (Ella Fitzgerald) брала високу ноту до (C) так голосно і чисто, що змогла розбити келих вина. Частота звуку Елли була досить близькою до власної частоти коливань скла, а тому воно вібрувало доволі сильно й розбилося. Це, по суті, метод, який використовували науковці, але замість звуку в дослідженні вони спиралися на гравітаційні хвилі, які спричиняють руйнування.
Незрівнянна Елла Фіцджеральд в рекламі 1970-х бере ноту, що спричиняє розбиття скла. Фото з сайту www.universetoday.com.
Коли дві нейтронні зорі обертаються навколо спільного цента мас на близькій відстані, гравітаційне тяжіння між ними може змусити поверхню цих зір злегка згинатися. Якщо швидкість цього згинання синхронізується з природною частотою зорі, то згинання наростає до такої міри, що її поверхня тріскається, подібно до того, як розбивається келих. Коли поверхня тріскається, зоря випромінює сильний сплеск гамма-променів. Ефект відомий як резонансне руйнівне спалахування (Resonant Shattering Flare). Астрономи можуть спостерігати ці спалахи гамма-променів щоразу, коли поверхня руйнується.
Звісно, нейтронні зорі можуть давати спалахи гамма-променів і з інших причин. Тож, щоб визначити, які спалахи є від резонансу, дослідники пропонують також розглянути гравітаційні хвилі. Нейтронні зорі, що обертаються на близькій відстані, випромінюють гравітаційні хвилі, коли вони по спіралі дедалі ближче підходять одна до одної. Частота цих гравітаційних хвиль може вказати астрономам на частоту, з якою відбувається згинання поверхні нейтронної зорі. Поєднання спостережень гамма-променів і гравітаційних хвиль дозволило б астрономам визначити резонансну частоту нейтронної зорі.
Як зазначає команда науковців, це дасть змогу астрономам зрозуміти те, що називають енергією симетрії ядерної речовини (the symmetry energy of nuclear material). Це стосується співвідношення протонів і нейтронів в ядрі атома. А вивчаючи симетрію енергії, астрономи могли б краще зрозуміти внутрішню частину нейтронних зір.
За інф. з сайту www.universetoday.com
