• Neutronitähtien Törmäykset

Kuinka suuri on neutronitähti?

• 2024

Neutronitähdet ovat jäänteitä massiiviset tähdet supernovaan siirtymisen jälkeen ; kun tähtien ulkokerrokset räjähtävät ulospäin ja muodostavat ilotulitteita kirjaimellisesti kosmisessa mittakaavassa, tähden ydin romahtaa ja muuttuu uskomattoman puristetuksi. Jos ytimellä on tarpeeksi massaa, siitä tulee musta aukko mutta jos se on ujo tästä rajasta, siitä tulee erittäin tiheä pallo, joka koostuu enimmäkseen neutroneista.

Neutronitähtien tilastot ovat raittiita . Niiden massa on jopa yli kaksi kertaa aurinko, mutta atomin ytimen tiheys: yli 100 biljoonaa grammaa kuutiosenttimetriä kohti. Sitä on vaikea käsittää, mutta ajattele sitä näin: Jos puristit jokaisen Yhdysvaltain auton neutronitähti-tavaraksi, saat kuution 1 senttimetri sivulla . Sokerikuution tai kuusisivuisen koon koko. Koko ihmiskunta puristettuna sellaiseen tilaan olisi alle kaksi kertaa leveämpi.

Neutronitähtien pintapainovoima on satoja miljardeja kertoja Maan ja magneettikentät vielä voimakkaampia. Neutronitähdellä, joka oli puolet galaksista kaukana meistä, oli seismiset tapahtumat, jotka vaikuttivat meihin fyysisesti täällä maan päällä, 50 000 valovuoden päässä.

miksi on poissa tyttö luokitus r

Kaikki neutronitähdistä on pelottavaa. Mutta kaiken sen vuoksi, emme vieläkään ole varmoja, kuinka suuria ne ovat .

Pyörivä neutronitähti, jolla on voimakas magneettikenttä, piilottaa subatomisia hiukkasia ympärilleen. Taideteos: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University

Tarkoitan, meillä on karkea käsitys, mutta tarkkaa määrää on vaikea määrittää. Ne ovat liian pieniä nähdäkseen suoraan, joten meidän on päätettävä niiden koosta muista havainnoista, ja niitä vaivaa epävarmuus. Niiden koko riippuu myös niiden massasta. Mutta käyttämällä havaintoja röntgensäteistä ja muista neutronitähtien päästöistä, tähtitieteilijät ovat havainneet, että niiden halkaisija on 20–30 kilometriä. Se on pieni, niin suurelle massalle! Mutta se on myös ärsyttävän laaja valikoima. Voimmeko tehdä paremmin?

Joo! Joukko tutkijoita on lähestynyt ongelmaa eri tavalla, ja ovat pystyneet kaventamaan näiden kovien mutta vähäisten petojen kokoa : He havaitsivat, että neutronitähdellä, jonka massa on 1,4 kertaa Aurinko (noin keskimääräinen tällaisille asioille), sen halkaisija on 22,0 kilometriä (epävarmuus +0,9/-0,6 km). Heidän laskelmansa on kaksi kertaa tarkempi kuin mikään muu aikaisemmin tehty.

Se on… pieni. Kuten, Todella pieni. Mielestäni 22 km olisi lyhyt pyöräretki, vaikka olisi reilua tehdä se neutronitähdellä.

Neutronitähti on uskomattoman pieni ja tiheä, pakaten Auringon massan palloksi vain muutaman kilometrin poikki. Tämä taideteos kuvaa yhtä Manhattaniin verrattuna. Luotto: NASAn Goddard Space Flight Center

Joten miten he saivat tämän numeron ? Heidän käyttämänsä fysiikka on itse asiassa pirullisen monimutkaista, mutta he tekivät käytännössä neutronitähden tilayhtälön - fyysiset yhtälöt, jotka liittyvät kohteen ominaisuuksiin, kuten paineeseen, tilavuuteen ja lämpötilaan - saadakseen selville, millaiset olosuhteet olisivat mallineutronitähti, jonka massa on 1,4 kertaa Auringon massa.

Sitten he käyttivät näitä tuloksia ja vertasivat niitä vuoden 2017 tapahtuman havaintoihin: Kahden neutronitähden yhdistyminen, joka johti valtavaan räjähdykseen, jota kutsutaan kilonova . Tämä tapahtuma, nimeltään GW170817, oli valtava vedenjakaja tähtitieteelle, koska törmäävät neutronitähdet lähettävät voimakkaita painovoima -aaltoja, jotka kirjaimellisesti ravistavat maailmankaikkeuden kangasta. Tämä oli ensimmäinen hälytyksemme tapahtumasta, mutta sitten suuri osa teleskoopeista maan päällä ja sen yläpuolella kohdistui taivaan osaan, jossa sulautuminen havaittiin, ja näki itse räjähdyksen, kilonovan. Se oli ensimmäinen kerta, kun tapahtuma nähtiin säteilevän sähkömagneettista energiaa (eli kevyt ), joka nähtiin ensimmäisen kerran painovoima -aalloissa.

Taideteos, joka kuvaa kahden neutronitähden törmäyshetkeä. Seurauksena oleva räjähdys on… melko suuri. Luotto: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Se asetti myös paljon rajoituksia törmänneille neutronitähdille. Esimerkiksi sulautuessaan he säteilivät valoa tietyllä tavalla, ja osoittautui ristiriitaiseksi sulautuneen jäännöksen kanssa, jolla oli tarpeeksi massaa romahtaa suoraan mustaan ​​reikään. Tämä tapahtuu noin 2,4 kertaa auringon massaan, joten tiedämme, että kahdella tähdellä oli vähemmän massaa kuin silloin. Päinvastoin, valo oli epäjohdonmukainen sen kanssa, että jäännös oli neutronitähti alla sekin raja. Näyttää siltä, ​​että 'hypermassiivinen' neutronitähti muodostui lähellä tätä rajaa, kesti hyvin lyhyen ajan ja sitten romahti mustaan ​​aukkoon.

Kaikki nämä tiedot olivat rehua neutronitähtien kokoa laskeneille tutkijoille. Vertaamalla mallejaan GW170817: n tietoihin he pystyivät pienentämään huomattavasti järkevää kokovalikoimaa nollaamalla halkaisijan 22 km.

Tällä koolla on mielenkiintoisia vaikutuksia. Esimerkiksi yksi asia, jonka gravitaatioaaltojen tutkijat toivovat näkevänsä, on mustan aukon ja neutronitähden yhdistyminen. Tämä on varmasti havaittavissa, mutta kysymys on siitä, päästääkö se valoa, jonka perinteisemmät kaukoputket voivat nähdä? Näin tapahtuu, kun neutronitähden materiaali poistuu sulautumisen aikana ja tuottaa paljon valoa.

Tämän uuden työn tutkijat ajoivat numerot ja havaitsivat, että 1,4 aurinkomassan ja 22 km halkaisijan neutronitähdellä mikä tahansa musta aukko, joka on suurempi kuin noin 3,4 kertaa Auringon massa ei poista mitään materiaalia! Se on hyvin pieni massa mustalle aukolle, ja on hyvin epätodennäköistä, että näemme sellaista pientä massaa, erityisesti sellaista, jolla on neutronitähti, jonka se voi syödä. Joten he ennustavat, että tämä tapahtuma nähdään vain painovoima -aalloissa eikä valossa. Toisaalta se on vain ei-pyörivä mustia aukkoja, ja todellisuudessa useimmat pyörivät nopeasti; on epäselvää, mitä siellä tapahtuisi, mutta luulen, että monet ihmiset käyttävät jälleen mallejaan nähdäkseen, mitä he voivat ennustaa.

Neutronitähden koon saaminen tarkoittaa sitä, että pystymme paremmin ymmärtämään, mitä tapahtuu pyöriessään, koska niiden naurettavan voimakkaat magneettikentät vaikuttavat ympärillään olevaan materiaaliin, miten ne keräävät uutta materiaalia ja mitä tapahtuu lähellä massarajaa neutronitähden ja mustan välillä reikä. Vielä parempi, kuten LIGO / Neitsyt gravitaatioaaltojen observatorio ihmiset hienosäätävät laitteitaan odottavat herkkyytensä kasvavan, mikä mahdollistaa paremmat havainnot neutronitähtien sulautumisista, joita voidaan sitten käyttää kiristämään kokorajoituksia entisestään.

Minua ovat kiehtoneet neutronitähdet koko elämäni, ja rehellisesti sanottuna se on oikea asenne. Ne ovat supernovojen tähteitä; ne törmäävät ja tekevät kultaa, platinaa, bariumia ja strontiumia; he ovat voimala pulssien takana; ne voivat tuottaa mieltä murskaavia energiaräjähdyksiä; ja ovat tiheimpiä esineitä, joita voit edelleen pitää maailmankaikkeudessa (mustan aukon tapahtumahorisontin sisällä oleva fyysinen esine on ikuisesti ulottumattomissamme). Tarkoitan, Älä viitsi . He ovat hämmästyttävä .

kuinka vanha on rouva ja kulkuri

Ja se koskee niiden kokoa.