Vi förstår oss inte riktigt på neutronstjärnor. Åh, vi vet att de är – de är resterna av några av de mest massiva stjärnorna i universum – men att avslöja deras inre funktioner är lite knepigt, eftersom fysiken som håller dem vid liv bara är dåligt förstådd.

Men då och då slår två neutronstjärnor samman, och när de gör det, de tenderar att sprängas, spyr ut sina kvantarmar över hela rymden. Beroende på neutronstjärnornas inre struktur och sammansättning, "ejecta" (den artiga vetenskapliga termen för astronomiska projektilkräkningar) kommer att se annorlunda ut för oss jordbundna observatörer, ger oss ett grovt men potentiellt kraftfullt sätt att förstå dessa exotiska varelser.

Neutron Star Nougat

Som du kanske har gissat det, neutronstjärnor är gjorda av neutroner. Väl, till största del. De har också några protoner som simmar runt inuti dem, vilket är viktigt för senare så jag hoppas att du kommer ihåg det.

Neutronstjärnor är de överblivna kärnorna hos några riktigt stora stjärnor. När dessa jättestjärnor närmar sig slutet av sina liv, de börjar smälta ihop lättare element till järn och nickel. Gravitationsvikten för resten av stjärnan fortsätter att krossa dessa atomer, men dessa fusionsreaktioner producerar inte längre överskottsenergi, vilket innebär att ingenting hindrar stjärnan från att fortsätta att katastrofalt kollapsa i sig själv.

I kärnan, trycken och tätheterna blir så extrema att slumpmässiga elektroner trycks in i protoner, förvandla dem till neutroner. När den här processen är klar (som tar mindre än ett dussin minuter) har denna gigantiska boll av neutroner äntligen möjlighet att motstå ytterligare kollaps. Resten av stjärnan studsar bort från den nysmidda kärnan och sprängs i en vacker supernovaexplosion, lämnar efter sig kärnan:neutronstjärnan.

Undergångens spiraler

Så som jag sa, neutronstjärnor är jättekulor av neutroner, med massor av material (några sol!) fullproppat i en volym som inte är större än en stad. Som du kanske föreställer dig, interiören hos dessa exotiska varelser är konstiga, mystisk, och komplex.

Går neutronerna ihop i lager och bildar små strukturer? Är de djupa interiörerna en tjock soppa av neutroner som bara blir främmare och främmare ju djupare man går? Ger det vika för ännu konstigare saker? Hur är det med jordskorpans natur – det yttersta lagret av packade elektroner?

Det finns många obesvarade frågor när det kommer till neutronstjärnor. Men tack och lov, naturen gav oss ett sätt att titta inuti dem.

Mindre nackdel:vi måste vänta på att två neutronstjärnor ska kollidera innan vi får en chans att se vad de är gjorda av. Kommer du ihåg GW170817? Det gör du faktiskt – det var den stora upptäckten av gravitationsvågor som härrör från två kolliderande neutronstjärnor, tillsammans med en mängd snabba teleskopuppföljningsobservationer över det elektromagnetiska spektrumet.

Alla dessa samtidiga observationer gav oss den mest kompletta bilden hittills av så kallade kilonovas, eller kraftfulla utbrott av energi och strålning från dessa extrema händelser. Det speciella avsnittet av GW170817 var det enda som någonsin fångats med gravitationsvågsdetektorer, men absolut inte den enda som händer i universum.

Ett neutronhopp

När neutronstjärnor kolliderar, saker blir stökiga riktigt snabbt. Det som gör saker och ting särskilt rörigt är den lilla populationen av protoner som lurar inuti den mestadels neutronneutronstjärnan. På grund av deras positiva laddning och den supersnabba rotationen av själva stjärnan, de kan skapa otroligt starka magnetfält (i vissa fall de mest kraftfulla magnetfälten i hela universum) och de magnetfälten spelar några onda spel.

I efterdyningarna av en kollision med neutronstjärnor, de trasiga resterna av de döda stjärnorna fortsätter att virvla runt varandra i snabb omloppsbana, med några av deras inälvor som expanderar i en titanisk sprängvåg, drivs av kraschens energi.

Det återstående virvlande materialet bildar snabbt en skiva, med den skivan gängad av starka magnetfält. Och när starka magnetfält befinner sig inuti snabbt roterande skivor, de börjar lägga sig i sig själva och förstärka, blir ännu starkare. Genom en process som inte är helt förstådd (eftersom fysiken, som scenariot, blir lite rörigt) dessa magnetiska fält vindar upp sig nära mitten av skivan och trattar material ut och bort från systemet helt och hållet:en jet.

Jets, en vid varje pol, spränga utåt, transporterar strålning och partiklar långt från den kosmiska bilolyckan. I en färsk tidning, forskat undersökte jetplanets bildning och livslängd, tittar särskilt noga på hur lång tid det tar för en jet att bildas efter den första kollisionen. Det visar sig att detaljerna i jetstartmekanismen beror på det inre innehållet i de ursprungliga neutronstjärnorna:om du ändrar hur neutronstjärnorna är uppbyggda, du får olika kollisionshistorier och olika signaturer i jets egenskaper.

Med mer fruktansvärda observationer av kilonovas kanske vi ännu kan urskilja några av dessa modeller, och lär dig vad som verkligen får neutronstjärnor att ticka.