Nu börjar snart jakten på de svårfångade neutronstjärnorna

 

Bild https://www.nasa.gov  Astrometrisk mikrolinsning uppstår när ett förgrundsobjekt, som en neutronstjärna passerar framför en mer avlägsen bakgrundsstjärna. Neutronstjärnans gravitation böjer den avlägsna stjärnans ljus och delar det i flera banor som når teleskopet. Även om dessa förvrängda bilder inte kan upplösas, framstår deras sammansatta ljus som ljusare och något förskjutet från den avlägsna stjärnans verkliga position. När justeringen mellan de två objekten förändras över tid, följer denna till synes förskjutning ett litet elliptiskt mönster på himlen. Storleken på den ellipsen beror på hur starkt ljuset böjs, vilket innebär att mer massiva objekt ger större förskjutningar, vilket gör det möjligt för astronomer att direkt mäta massan hos den utan linsning osynliga neutronstjärnan. NASA, STScI, Joyce Kang (STScI)

Astronomer har länge vetat att neutronstjärnor som består av de täta kärnor som lämnas kvar efter att massiva stjärnor exploderat (vanligast 20 km i diameter, men har en massa motsvarande 1,4–3 solmassor), bör finnas över hela Vintergatan. De flesta av dem är dock i praktiken osynliga. En ny studie publicerad i Astronomy and Astrophysics antyder att NASAs kommande Nancy Grace Roman Space Telescope ändå bör kunna upptäcka dem.

Genom att använda detaljerade datorsimuleringar av Vintergatan och Romans framtida observationer visade forskarna att flaggskeppsobservatoriet kan identifiera och karakterisera dussintals isolerade neutronstjärnor genom en subtil effekt kallad gravitationslinsning.

"De flesta neutronstjärnor är relativt svagt lysande," beskriver Zofia Kaczmarek från Heidelbergs universitet i Tyskland som var den som ledde studien. "De är otroligt svåra att upptäcka utan någon form av hjälp."

Neutronstjärnor packar mer massa än solen i en sfär ungefär lika stor som en medelstor stad. Att studera dem hjälper oss att förstå hur stjärnor är, slocknar och sprider tunga grundämnen i universum. De ger också en möjlighet att studera vad som händer under de mest extrema förhållanden (under tryck och densitet) man kan tänka sig.

Men om de inte blivit pulsarer (en extremt tät, snabbt roterande neutronstjärna) som sänder ut i radiovåglängder eller lyser i röntgenstrålar kan de förbli dolda även för de mest kraftfulla teleskopen.

Roman (planerad uppskjutning 2027) kan söka efter dem på ett nytt vis. När ett massivt objekt som en neutronstjärna rör sig framför en avlägsen bakgrundsstjärna, vrider dess intensiva gravitation rumtiden och avleder bakgrundsstjärnans ljus. Denna mikrolinseffekt gör att bakgrundsstjärnan tillfälligt blir ljusare och ser ut att vara förskjuten från sin verkliga position på himlen.

Medan många teleskop kan upptäcka den tillfälliga ljusningen,kan Roman även  mäta både ljusningen (fotometri) och den lilla positionsförskjutningen (astrometrin) hos den linsade stjärnan med exceptionell precision. Eftersom neutronstjärnor är relativt massiva producerar de en större astrometrisk signal än mindre täta objekt vilket gör att  Roman inte bara kan upptäcka dem utan även väga dem i vissa fall, något som är nästintill omöjligt med enbart fotometri.

"Det som är riktigt intressant med att använda mikrolinsning är att man kan få direkta massmätningar," beskriver  artikelns medförfattare Peter McGill från Lawrence Livermore National Laboratory. "Fotometri visar att något passerade framför stjärnan, men det är hur mycket stjärnans position förskjuts som talar om hur massivt det objektet är. Genom att mäta den lilla avböjningen på himlen kan vi direkt väga något som annars är osett."