Nya modeller av neutronstjärnor visar att deras högsta berg kanske bara är bråkdelar av millimeter höga, på grund av den enorma gravitationen på de ultratäta föremålen. Forskningen presenteras idag vid National Astronomy Meeting 2021.

Neutronstjärnor är några av de tätaste objekten i universum:de väger ungefär lika mycket som solen, mäter ändå bara cirka 10 km tvärs över, liknande storlek som en stor stad.

På grund av deras kompakthet, neutronstjärnor har en enorm gravitationskraft runt en miljard gånger starkare än jorden. Detta klämmer ihop varje funktion på ytan till minimala dimensioner, och betyder att stjärnresten är en nästan perfekt sfär.

Även om de är miljarder gånger mindre än på jorden, dessa deformationer från en perfekt sfär är ändå kända som berg. Teamet bakom arbetet, ledd av Ph.D. student Fabian Gittins vid University of Southampton, använde beräkningsmodeller för att bygga realistiska neutronstjärnor och utsätta dem för en rad matematiska krafter för att identifiera hur bergen skapas.

Teamet studerade också vilken roll det ultratäta kärnämnet spelar för att stödja bergen, och fann att de största bergen som producerades bara var en bråkdel av en millimeter höga, hundra gånger mindre än tidigare uppskattningar.

Fabian kommenterar, "Under de senaste två decennierna, det har funnits ett stort intresse för att förstå hur stora dessa berg kan bli innan neutronstjärnans skorpa går sönder, och berget kan inte längre stödjas."

Tidigare arbete har föreslagit att neutronstjärnor kan upprätthålla avvikelser från en perfekt sfär på upp till några delar på en miljon, antyder att bergen kan vara så stora som några centimeter. Dessa beräkningar antog att neutronstjärnan var spänd på ett sådant sätt att skorpan var nära att gå sönder vid varje punkt. De nya modellerna indikerar dock att sådana förhållanden inte är fysiskt realistiska.

Fabian tillägger:"Dessa resultat visar hur neutronstjärnor verkligen är anmärkningsvärt sfäriska objekt. Dessutom, de tyder på att observation av gravitationsvågor från roterande neutronstjärnor kan vara ännu mer utmanande än man tidigare trott."

Även om de är enstaka föremål, på grund av deras intensiva gravitation, snurrande neutronstjärnor med lätta deformationer bör ge ringar i rymdtidens väv som kallas gravitationsvågor. Gravitationsvågor från rotationer av enstaka neutronstjärnor har ännu inte observerats, även om framtida framsteg inom extremt känsliga detektorer som avancerade LIGO och Jungfru kan vara nyckeln till att sondera dessa unika objekt.