• Trki Nevtronskih Zvezd

Kako velika je nevtronska zvezda?

• 2024

Nevtronske zvezde so ostanki masivne zvezde, potem ko postanejo supernove ; medtem ko zunanji sloji zvezde eksplodirajo navzven in ustvarjajo ognjemet dobesedno v kozmičnem merilu, se jedro zvezde zruši in postane neverjetno stisnjeno. Če ima jedro dovolj mase, bo postalo črna luknja , če pa se te meje ne boji, bo postala ultra gosta krogla, sestavljena večinoma iz nevtronov.

Statistika nevtronskih zvezd je streznjujoča . Njihova masa je več kot dvakrat večja od Sonca, vendar je gostota atomskega jedra: Več kot 100 bilijona gramov na kubični centimeter. To je težko razumeti, a pomislite na to tako: če bi vsak avto v Združenih državah stisnili v stvari z nevtronsko zvezdo, bi dobili kocko 1 centimeter na strani . Velikost kocke sladkorja ali šeststranske matrice. Vse človeštvo, stisnjeno v takšno stanje, bi bilo manj kot dvakrat večje od širine.

Nevtronske zvezde imajo površinsko težo več sto milijard krat večjo od Zemljine, magnetna polja pa so še močnejša. Nevtronska zvezda, oddaljena pol galaksije od nas, je imela na sebi potresni dogodek, ki nas je fizično prizadel tukaj, na Zemlji, oddaljeni 50.000 svetlobnih let.

Vse o nevtronskih zvezdah je grozljivo. Ampak za vse to, še vedno nismo povsem prepričani, kako veliki so .

Rotirajoča nevtronska zvezda z močnim magnetnim poljem razbija subatomske delce okoli sebe. Zasluge za umetnine: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Državna univerza Sonoma

Mislim, imamo približno predstavo, vendar je natančno število težko določiti. Premajhne so, da bi jih videli neposredno, zato moramo iz drugih opazovanj sklepati na njihovo velikost, ki pa jih pestijo negotovosti. Njihova velikost je odvisna tudi od njihove mase. Toda z opazovanjem rentgenskih žarkov in drugih emisij nevtronskih zvezd so astronomi ugotovili, da imajo premer 20-30 kilometrov. To je majhno, za tako veliko maso! Je pa tudi razdražljivo velik razpon. Ali lahko naredimo bolje?

Ja! Skupina znanstvenikov se je problema lotila na drugačen način, in jim je uspelo zožiti velikost teh hudih, a majhnih zverin : Ugotovili so, da bo za nevtronsko zvezdo z maso 1,4-krat večjo od Sonca (približno povprečje za take stvari) imela premer 22,0 kilometra (z negotovostjo +0,9/-0,6 km). Ugotovili so, da je njihov izračun dvakrat natančnejši kot kateri koli drugi doslej.

To je ... majhno. Kot, res majhna. Menim, da je 22 km kratka vožnja s kolesom, čeprav bi bilo pošteno narediti to na nevtronski zvezdi težko.

Nevtronska zvezda je neverjetno majhna in gosta, ki pakira maso Sonca v kroglo le nekaj kilometrov čez. To umetniško delo prikazuje enega v primerjavi z Manhattanom. Kredit: NASA -jev center Goddard Space Flight Center

Kako so torej dobili to številko ? Fizika, ki so jo uporabili, je pravzaprav hudobno zapletena, toda dejansko so rešili enačbo stanja nevtronske zvezde - fizikalne enačbe, ki povezujejo značilnosti predmeta, kot so tlak, prostornina in temperatura, da bi dobili, kakšni bodo pogoji model nevtronske zvezde z maso, fiksno 1,4 -krat večjo od Sonca.

Nato so uporabili te rezultate in jih primerjali z opazovanji dogodka iz leta 2017: združitev dveh nevtronskih zvezd, ki je povzročila ogromno eksplozijo, imenovano kilonova . Ta dogodek, imenovan GW170817, je bil za astronomijo velik prelomni trenutek, ker so trčene nevtronske zvezde oddajale močne gravitacijske valove, ki so dobesedno pretresli tkivo vesolja. To je bilo naše prvo opozorilo na dogodek, potem pa je velik del teleskopov na Zemlji in nad njo usmeril v del neba, kjer je bila ugotovljena združitev, in videl eksplozijo samo, kilonovo. To je bilo prvič, ko so videli dogodek, ki oddaja elektromagnetno energijo (tj. svetloba ), ki so ga prvič videli v gravitacijskih valovih.

za kaj je deadpool ocenjen z r

Umetniško delo, ki prikazuje trenutek trka med dvema nevtronskima zvezdama. Nastala eksplozija je ... precej velika. Kredit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Prav tako je veliko omejeval trčenje nevtronskih zvezd. Na primer, potem ko so se združili, so oddajali svetlobo na poseben način in izkazalo se je, da to ni v skladu s tem, da ima združeni ostanek dovolj mase, da se zruši neposredno v črno luknjo. To se zgodi okoli 2,4 -kratne mase Sonca, zato vemo, da sta dve zvezdi skupaj imeli manjšo maso. Nasprotno pa svetloba ni bila skladna z ostankom iz vrtine nevtronske zvezde spodaj tudi ta meja. Zdi se, da je blizu te meje nastala 'hipermasivna' nevtronska zvezda, ki je trajala zelo kratek čas in potem zrušil v črno luknjo.

Vsi ti podatki so bili krma za znanstvenike, ki so izračunali velikost nevtronske zvezde. S primerjavo svojih modelov s podatki iz GW170817 so lahko močno zmanjšali obseg velikosti, ki so bili smiselni, s čimer so prilagodili premer 22 km.

Ta velikost ima zanimive posledice. Na primer, znanstveniki v gravitacijskem valu upajo, da bodo združili črno luknjo in nevtronsko zvezdo. To bo zagotovo zaznavno, vendar je vprašanje, ali bo oddajala svetlobo, ki jo lahko vidijo bolj tradicionalni teleskopi? To se zgodi, ko se material iz nevtronske zvezde med združitvijo izvrže in ustvari veliko svetlobe.

Znanstveniki v tem novem delu so merili številke in ugotovili, da bi za nevtronsko zvezdo s 1,4 maso sonca in premerom 22 km vsaka črna luknja, večja od približno 3,4 -kratne mase Sonca, ne odstranite kateri koli material! To je zelo majhna masa za črno luknjo in zelo malo je verjetno, da bi videli tako nizko maso, zlasti tisto z nevtronsko zvezdo, ki jo lahko poje. Tako predvidevajo, da bo ta dogodek viden le v gravitacijskih valovih in ne v svetlobi. Po drugi strani pa je to samo za brez predenja črne luknje, v resnici pa se bo večina hitro vrtela; ni jasno, kaj bi se tam zgodilo, vendar si predstavljam, da bo veliko ljudi znova izvajalo svoje modele, da bi videli, kaj lahko napovedujejo.

Imeti velikost nevtronske zvezde pomeni, da lahko bolje razumemo, kaj se zgodi med vrtenjem, saj njihova smešno močna magnetna polja vplivajo na material okoli njih, kako nabirajo nov material in kaj se zgodi blizu meje mase med nevtronsko zvezdo in črno luknjo. Še bolje, kot Opazovalnik gravitacijskih valov LIGO / Devica ljudje natančno prilagodijo svojo opremo, pričakujejo, da se bo njihova občutljivost povečala, kar bo omogočilo boljše opazovanje združitev nevtronskih zvezd, ki jih je nato mogoče uporabiti za še večjo omejitev velikosti.

Vse življenje me fascinirajo nevtronske zvezde in če sem iskren, je to pravilen odnos. So ostanki supernov; trčijo in tvorijo zlato, platino, barij in stroncij; so elektrarna za pulzarji; lahko ustvarijo pretresljive energije; in so najgostejši predmeti, za katere lahko še vedno štejete, da so v vesolju (fizični objekt znotraj obzorja dogodkov črne luknje je za vedno izven našega dosega). Mislim, daj no . So neverjetno .

In to glede na njihovo velikost.