Nötron yıldızları, bir patlama ve ardından kütleçekimsel çöküş yaşayan eski yıldızların kalıntılarıdır. Bu yıldızların çarpışması veya çift birleşme, uzay-zamanı bozabilen, yüz milyonlarca ışıkyılı uzaklıktaki Dünya’da tespit edilebilecek yerçekimi dalgaları yaratabilen nadir olaylardır.
Helsinki Üniversitesi’nden bilim insanları ve meslektaşları, nötron yıldızları çarpıştığında oluşan yoğun kuark maddesinin toplu viskozitesini belirleyerek bu olayları anlama konusunda önemli bir atılım gerçekleştirdiler. Bu keşif, ikili birleşmeler sırasında nötron yıldızı maddesinin davranışının daha iyi anlaşılmasına yardımcı olur ve kütleçekim dalgalarının gelecekteki gözlemlerinin yorumlanmasına yardımcı olabilir.
Nötron yıldızları birleştiğinde hızla şekil değiştirir ve ısınırlar, bu da içlerindeki maddenin durumunda değişikliklere neden olur. Füzyon ayrıca, genellikle proton ve nötronların içinde hapsolmuş temel parçacıklar olan kuarkların ve gluonların serbest kaldığı ve serbestçe hareket etmeye başladığı kuark maddesini de üretebilir.
Toplu viskozite, nötron yıldızı çarpışmalarının incelenmesinde anahtar bir kavramdır ve parçacık etkileşimlerinin bir sistemdeki akışa ne kadar güçlü bir şekilde direndiğini açıklar. Araştırmacılar kuark maddesinin toplu viskozitesini belirlemek için iki farklı teorik yöntem (sicim teorisi ve pertürbasyon teorisi) kullandılar. Her iki yöntem de çok benzer sonuçlar üretti ve kuark maddesinde toplu viskozitenin nükleer maddeye göre çok daha düşük sıcaklıklarda zirve yaptığı fikrini destekledi.
“Bu bilgi, nötron yıldızlarının çifte birleşmeleri sırasındaki madde davranışını anlamamıza yardımcı oluyor. Sonuçlarımız gelecekteki gözlemlerin yorumlanmasına da yardımcı olabilir. Örneğin, gelecekteki yerçekimsel dalga verilerinde viskoz etkileri arayabiliriz ve bunların yokluğu, nötron yıldızı birleşmelerinde kuark maddesinin oluşumunu ortaya çıkarabilir” diyor Helsinki’den Akademi araştırmacısı Risto Paatelainen.
Helsinki Üniversitesi’nden Profesör Aleksi Vuorinen, nötron yıldızı çarpışmalarını tanımlamanın teorisyenler için özellikle zorlayıcı olduğunu, çünkü tüm geleneksel teorik araçların bu zamana bağlı aşırı sistemlerde bir şekilde başarısızlığa uğradığını açıklıyor. Ancak kuark maddesinin toplu viskozitesinin anlaşılmasındaki bu buluş, bu olayların anlaşılmasında ileriye doğru atılmış önemli bir adımdır.
Çalışma, Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.